专题23 磁场及其对电流的作用-【全攻略】备战2023年高考物理一轮重难点复习

专题23 磁场及其对电流的作用 1.了解磁场，掌握磁感应强度的概念，会用磁感线描述磁场. 2.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向. 3.会判断安培力的方向，会计算安培力的大小，了解安培力在生产生活中的应用． 考点一　安培定则　磁场的叠加 1．磁场、磁感应强度 (1)磁场的基本性质 磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用． (2)磁感应强度 ①物理意义：描述磁场的强弱和方向． ②定义式：B＝(通电导线垂直于磁场)． ③方向：小磁针静止时N极所指的方向． ④单位：特斯拉，符号为T. (3)匀强磁场 磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线． (4)地磁场 ①地磁的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图所示． ②在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北． ③地磁场在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量． 2．磁感线 （1）磁感线的特点 磁感线的特点：磁感线是为形象地描述磁场的强弱和方向而引入的一系列假想的曲线，是一种理想化的模型。它有以下特点： ①磁感线某点切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密可以定性地区分磁场不同区域磁感应强度B的大小。 ②磁感线是闭合的，磁体的外部是从N极到S极，内部是从S极到N极。 ③任意两条磁感线永不相交。 ④条形磁体、蹄形磁体、直线电流、通电螺线管、地磁场等典型磁场各有其特点，记住它们的分布情况有助于分析解决有关磁场的问题。 （2）几种常见的磁感线 ①条形磁铁和蹄形磁铁的磁场 在磁体的外部，磁感线从N极射出进入S极，在内部也有相应条数的磁感线（图中未画出）与外部磁感线衔接并组成闭合曲线。 　　 ②直线电流的磁场 直线电流的磁感线是在垂直于导线平面上的以导线上某点为圆心的同心圆（如图)，其分布呈现“中心密边缘疏”的特征，从不同角度观察，如图。 ③环形电流的磁场 如图中甲、乙、丙从不同角度观察，环形电流的磁感线是一组穿过环所在平面的曲线，在环形导线所在平面处，各条磁感线都与环形导线所在的平面垂直。 　 ④通电螺线管的磁感线与条形磁铁相似，一端相当于北极N，另一端相当于南极S。 由于在螺线管内部磁感线从S指向N，因此不能用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”来判断管内部的小磁针的指向。小磁针在通电螺线管周围空间的指向，不论是在管内或管外，应根据磁感线的方向加以判断，如图 3．几种常见的磁场 (1)条形磁体和蹄形磁体的磁场(如图所示) (2)电流的磁场 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 安培定则 立体图 纵截面图 磁场叠加问题的解题思路 (1)确定磁场场源，如通电导线． (2)定位空间中需要求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN. (3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁场． 【典例1】（2022·全国·高三课时练习）关于磁场的说法正确的是（　　） A．通电导线在磁场中受到安培力越大，该位置的磁感应强度越大 B．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显 C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向 D．地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行 【答案】B 【解析】A．通电导线在磁感应强度很大的地方，若平行磁场放置，安培力也可能为零，故A错误； B．通电导线南北放置时，地磁场影响最小，此时实验现象最明显，故B正确； C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向与磁感应强度方向相互垂直，故C错误； D．磁感线是闭合的曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故D错误。 故选B。 【典例2】（2022·浙江·高三专题练习）如图所示，两半径相同的通电圆环导线互相垂直地竖直放置，圆心都在O点，通过的电流方向如图，电流大小都为I，其中直径AB恰好沿东西方向，则关于圆心O点的磁感应强度B的方向说法正确的是（　　） A．水平面内朝东偏北45°方向 B．水平面内朝东偏南45°方向 C．与正东成45°斜向下方向 D．与正南成45°斜向下方向 【答案】B 【解析】根据安培定则可知，平面内通电圆环在圆心O处产生的磁感应强度方向垂直纸面向外，即水平向南，大小为B0，垂直平面内的通电圆环在圆心O处产生的磁感应强度方向水平向东，大小为B0，两者相互垂直，根据平行四边形定则进行合成得知，O处的磁感应强度大小为 方向即为，水平面内朝东偏南45°方向。 故选B。 【典例3】（2022·全国·高三课时练习）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场