第46讲 磁场及其对电流的作用（讲义）（原卷版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

这是一份第46讲 磁场及其对电流的作用（讲义）（原卷版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考），共10页。
01、考情透视，目标导航TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc18959" 02、知识导图，思维引航 PAGEREF _Tc18959 \h 2
\l "_Tc20695" 03、考点突破，考法探究 PAGEREF _Tc20695 \h 2
\l "_Tc18805" 考点一.安培定则、磁场叠加 PAGEREF _Tc18805 \h 2
\l "_Tc13997" 知识点1.电流的磁场、安培定则的应用 PAGEREF _Tc13997 \h 3
\l "_Tc26380" 知识点2.磁场叠加问题的解题思路 PAGEREF _Tc26380 \h 3
\l "_Tc842" 考向1.安培定则的应用 PAGEREF _Tc842 \h 3
\l "_Tc9772" 考向2.场的叠加 PAGEREF _Tc9772 \h 4
\l "_Tc6052" 考点二.安培力的分析与计算 PAGEREF _Tc6052 \h 5
\l "_Tc12820" 知识点1．安培力大小——F＝BILsin θ PAGEREF _Tc12820 \h 5
\l "_Tc24237" 知识点2．安培力叠加的两种分析思路 PAGEREF _Tc24237 \h 5
\l "_Tc19412" 知识点3．安培力作用下的平衡或加速问题的解题思路 PAGEREF _Tc19412 \h 5
\l "_Tc14202" 知识点4安培力作用下导体运动的判定方法 PAGEREF _Tc14202 \h 6
\l "_Tc30572" 考向1.通电导线有效长度问题 PAGEREF _Tc30572 \h 6
\l "_Tc6744" 考向2.安培力的叠加问题 PAGEREF _Tc6744 \h 7
\l "_Tc1786" 考向3.安培力作用下的平衡 PAGEREF _Tc1786 \h 8
\l "_Tc2005" 考向4.安培力作用下的加速问题 PAGEREF _Tc2005 \h 9
\l "_Tc7215" 04、真题练习，命题洞见 PAGEREF _Tc7215 \h 9
考点一.安培定则、磁场叠加
知识点1.电流的磁场、安培定则的应用
知识点2.磁场叠加问题的解题思路
(1)确定磁场场源，如通电导线。
(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的磁感应强度大小和方向。如图所示，BM、BN为M、N在c点产生的磁场的磁感应强度。
(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁感应强度B。
考向1.安培定则的应用
1.如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是( )
A.a B.b
C.c D.d
考向2.场的叠加
1.如图所示，A、B、C是正三角形的三个顶点，O是AB的中点，两根互相平行的通电长直导线垂直纸面固定在A、B两处，导线中通入的电流大小相等、方向相反。已知通电长直导线产生磁场的磁感应强度B＝eq \f(kI,r)，I为通电长直导线的电流大小，r为距通电长直导线的垂直距离，k为常量。已知C点处的磁感应强度大小为B0，则关于O点处的磁感应强度说法正确的是( )
A.大小为B0，方向垂直AB连线向下
B.大小为2B0，方向垂直AB连线向上
C.大小为eq \r(3)B0，方向垂直AB连线向上
D.大小为4B0，方向垂直AB连线向下
2.如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外，若过a点的导线在O点产生的磁感应强度为B，则( )
A.O点的磁感应强度为0
B.O点的磁感应强度为eq \r(2)B
C.移走d点的导线，O点磁感应强度变为B
D.移走d点的导线，O点磁感应强度变为eq \r(2)B
考点二.安培力的分析与计算
知识点1．安培力大小——F＝BILsin θ
(1)θ为I方向与B方向的夹角。
(2)特例：①当I⊥B时，F＝_________。
②当I∥B时，F＝_______。
(3)通电导线的有效长度
①当通电导线弯曲时，L是导线两端的有效_______长度(如图所示)。
②对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为_______，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。
知识点2．安培力叠加的两种分析思路
(1)先分析通电导线所在处的合磁感应强度的大小和方向，由左手定则判断安培力的方向，由F＝BILsin θ求安培力的大小。
(2)先由左手定则判断各个安培力的方向，由F＝BILsin θ求各个安培力的大小，再由平行四边形定则求其合力。
知识点3．安培力作用下的平衡或加速问题的解题思路
(1)选定研究对象。
(2)受力分析，变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I，如图所示。
(3)应用共点力的平衡条件或牛顿第二定律或动能定理列方程解题。
知识点4安培力作用下导体运动的判定方法
考向1.通电导线有效长度问题
1.如图所示，半径为r、粗细均匀的金属圆环放在绝缘水平面上，虚线MN左侧有垂直于水平面向下的匀强磁场Ⅰ，右侧有垂直于水平面向上的匀强磁场Ⅱ，两磁场的磁感应强度大小均为B，MN与圆环的直径重合，PQ是圆环垂直MN的直径，将P、Q两端接入电路，从P点流入的电流大小为I，圆环保持静止不动，则下列判断正确的是( )
A.整个圆环受到的安培力为0
B.整个圆环受到的安培力大小为eq \r(2)BIr
C.MN左侧半圆环受到的安培力大小为eq \f(\r(2),2)BIr
D.MN左侧半圆环受到的安培力大小为BIr
2.半径为0.1 m的圆内有匀强磁场，磁感应强度B大小为0.4 T，现将一单匝正方形线框放入磁场，线框平面与磁场方向垂直，其中一顶点与圆形磁场区域的圆心O点重合，如图，当通过线框的电流I为1 A时，线框所受的安培力大小为( )
A.eq \f(1,25) N B.eq \f(\r(2),25) N
C.eq \f(2,25) N D.eq \f(π,50) N
考向2.安培力的叠加问题
3.一正方形的中心O和四个顶点均固定着平行长直导线，若所有平行直导线均通入大小相等的恒定电流，电流方向如图中所示，下列截面图中的中心长直导线所受安培力最大的是( )
考向3.安培力作用下的平衡
4.如图(a)，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所在区域存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图(b)所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是( )
A．当导线静止在图(a)右侧位置时，导线中电流方向由N指向M
B．电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变
C．tan θ与电流I成正比
D．sin θ与电流I成正比
考向4.安培力作用下的加速问题
5.如图所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为2R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻不计。匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则( )
A.导体棒向左运动
B.开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为eq \f(BEL,2mR)
C.开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为eq \f(BEL,2R)
D.开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为eq \f(BELsin θ,2R)
1．（2024·贵州·高考真题）如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流，且，则当导线框中通有顺时针方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向（ ）
A．竖直向上B．竖直向下C．水平向左D．水平向右
2．（2024·浙江·高考真题）磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（ ）
A．图示左侧通电导线受到安培力向下B．a、b两点的磁感应强度相同
C．圆柱内的磁感应强度处处为零D．c、d两点的磁感应强度大小相等
3．（2023·江苏·高考真题）如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B．L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为（ ）

A．0B．BIlC．2BIlD．
4．（2024·福建·高考真题）将半径为r的铜导线半圆环AB用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上， AB置于垂直纸面向外的大小为B的磁场中，现给导线通以自A到B大小为I的电流，则（ ）
A．通电后两绳拉力变小B．通电后两绳拉力变大
C．安培力为D．安培力为
5．（2022·湖北·高考真题）如图所示，两平行导轨在同一水平面内。一导体棒垂直放在导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数恒定。整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定，方向与金属棒垂直、与水平向右方向的夹角θ可调。导体棒沿导轨向右运动，现给导体棒通以图示方向的恒定电流，适当调整磁场方向，可以使导体棒沿导轨做匀加速运动或匀减速运动。已知导体棒加速时，加速度的最大值为g；减速时，加速度的最大值为g，其中g为重力加速度大小。下列说法正确的是（ ）
A．棒与导轨间的动摩擦因数为
B．棒与导轨间的动摩擦因数为
C．加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向下，θ=60°
D．减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向上，θ=150°
6．（2022·全国·高考真题）安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（ ）
A．测量地点位于南半球
B．当地的地磁场大小约为50μT
C．第2次测量时y轴正向指向南方
D．第3次测量时y轴正向指向东方
7．（2024·重庆·高考真题）小明设计了如图所示的方案，探究金属杆在磁场中的运动情况，质量分别为2m、m的金属杆P、Q用两根不可伸长的导线相连，形成闭合回路，两根导线的间距和P、Q的长度均为L，仅在Q的运动区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向左的匀强磁场。Q在垂直于磁场方向的竖直面内向上运动，P、Q始终保持水平，不计空气阻力、摩擦和导线质量，忽略回路电流产生的磁场。重力加速度为g，当P匀速下降时，求
（1）P所受单根导线拉力的大小；
（2）Q中电流的大小。

考情分析
2024·贵州·高考物理第3题
2024·浙江·高考物理第2题
2024·江苏·高考物理第2题
2024·福建·高考物理第8题
2024·重庆·高考物理第13题
复习目标
目标1.了解磁场，掌握磁感应强度的概念，了解磁感线。
目标2.会用安培定则判断电流周围的磁场，并且会计算磁场的叠加。
目标3.会计算安培力的大小及判断安培力的方向。会分析安培力作用下的平衡问题和加速问题。
项目
安培定则
立体图
特点
直线电流的磁场
无N极、S极距离直导线越远，磁场越弱
通电螺线管的磁场
与条形磁铁的磁场相似，管内可近似认为是匀强磁场
环形电流的磁场
两侧分别是N极和S极；距离中心越远，磁场越弱
电流元法
分割为电流元eq \(――→,\s\up7(左手定则))安培力方向→整段导体所受合力方向→运动方向
特殊位置法
在特殊位置→安培力方向→运动方向
等效法
环形电流小磁针
条形磁体通电螺线管多个环形电流
结论法
同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势
转换研究对象法
先分析电流所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力
测量序号
Bx/μT
By/μT
Bz/μT
1
0
21
- 45
2
0
- 20
- 46
3
21
0
- 45
4
- 21
0
- 45