重难点11 磁场-2023年高考物理【热点·重点·难点】专练（上海专用）

重难点11 磁场 一、磁场的性质 1．来源：磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种特殊物质． 2．基本性质：磁场对放入磁场中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用． 3．方向：磁场中某点的磁场方向为该点小磁针N极所受磁场力的方向． 安培定则 （1）直线电流：右手握住导线，伸直的拇指的方向代表电流的方向，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向． （2）环形电流：右手握住环形导线，弯曲的四指所指的方向就是电流的方向，拇指所指的方向就是环形中心轴线上的磁感线的方向． （3）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向． 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 特点 无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱 与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场，管外为非匀强磁场 环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱 安培 定则 二、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极的指向． （4）单位：特斯拉，符号T，1T＝1N/（A•m）． 三、磁通量 1．概念：穿过某一面积的磁感线条数． 2．磁通量的计算 （1）公式：Φ＝BS． （2）适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场并在磁场中的有效面积． （3）单位：韦伯（Wb），1Wb＝1T•m2． 四、地磁场 ①地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如图所示． ②地磁场B的水平分量（Bx）总是从地球南极指向北极，而竖直分量（By）则南北半球相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下． ③在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱相等，且方向水平向北． 五、安培力 1．安培力的方向 （1）用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． （2）安培力方向的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面． 2．安培力的大小 （1）当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝BILsinθ； （2）当磁场和电流垂直时，安培力最大，为F＝BIL； （3）当磁场和电流平行时，安培力等于零． 与安培力有关的力学综合问题 1．安培力常用公式F＝BIL，要求两两垂直，应用时要满足： （1）B与L垂直； （2）L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度． 如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿L由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零． 2．通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路 （1）选定研究对象； （2）变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I； （3）列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进行求解． 平行通电直导线间的相互作用 两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用． ①电流方向相同时，将会吸引； ②电流方向相反时，将会排斥． 磁场这部分内容，单独考查时相对较为简单，涉及的概念和知识点也不多，计算的难度不大。一般将结合受力分析、电路知识和法拉第电磁感应定律等。 本部分所涉及的实验“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”将由专题讲义展开。 （建议用时：60分钟） 一、单选题 1．如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和在同一条水平直线上的直导线 EF、GH 连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态。在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线O。当O中通以垂直纸面方向向里的电流时（　　） A．导线框保持静止状态 B．长直导线O产生的磁场方向沿着电流方向看为逆时针方向 C．半圆弧导线ECH受安培力大于半圆弧导线FDG受安培力 D．从上往下看，导线框将顺时针转动 2．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为 n，线圈的水平边长为 L，处于匀强磁场内，磁感应强度 B 的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流 I 时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在右盘中增加质量为 m 的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。则磁感应强度 B 的表达式正确的是（　　） A． B． C． D． 3．如图所示，边长为L的等边三角形线框PMN由三根相同的导体棒连接而成，线框平面与磁感应强度方向垂直，当流入M点的电流为I时，导体棒MP受