第39讲 磁场及其对电流的作用（复习讲义）（江苏专用）2026年高考物理一轮复习讲练测

第39讲 磁场及其对电流的作用 目录 01考情解码 2 02 3 03 4 考点一 磁场 4 知识点1 磁场、磁感应强度 4 知识点2 磁感线 4 考向1 磁现象及磁场 6 考向2 电流的磁效应 9 考点二 磁场对电流的力 13 知识点1 安培力 13 考向1 安培力的大小、方向 14 考向2 安培力的应用 15 04 19 常考考点 真题举例 磁场及其性质 2025·江苏·高考 2025·湖北·高考 2024·贵州·高考 2025·湖北·高考 2024·浙江·高考 磁场对电流的作用力 2025·河南·高考 2025·浙江·高考 2024·广东·高考 考情分析： 1. 磁场及其对电流的作用力是高考物理的高频考点，主要出现在选择题、计算题中，常结合电磁感应、动力学、功能关系等知识综合考查。 2．从命题思路上看，考查方向为 基本知识考查：磁场及其基本性质，安培力的大小、方向 创新情景考查：实验时绘图，以图象斜率来计算结果 与科技相结合：安培力作用下的电磁弹射 3．从命题思路上看，试题情景为 磁场的大小及方向，磁感线的特征，安培力的判断及计算等。 复习目标： 目标一：掌握磁场及其基本概念及性质 目标二：会分析安培力的大小及方向 目标三：会分析安培力的一般问题 考点一 磁场 知识点1 磁场、磁感应强度 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1所示。 图1 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。 知识点2 磁感线 2．磁感线的特点 (1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 (2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱。 (3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。 (4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。 (5)磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。 3．几种常见的磁场 (1)条形磁体和蹄形磁体的磁场(如图2所示) 图2 (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 横截 面图 纵截 面图 得分速记 1．磁场的基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用。 2．磁感应强度的理解 (1)描述磁场的强弱和方向。 (2)B＝成立的条件为：通电导线垂直于磁场。 (3)磁场方向：小磁针N极受力的方向。 3．磁感线的特点 (1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 (2)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。 (3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。 (4)磁感线是假想的曲线，客观上不存在。 4．磁通量 (1)大小：当S⊥B时，Φ＝BS，标量。 (2)理解为穿过线圈平面的磁感线条数。 考向1 磁现象和磁场 例1 （2025高三·江苏·专题练习）空间存在磁场，分布如图所示，下列说法正确的是（　　） A．Q点无磁感线，故磁感应强度为零 B．M点磁感应强度比N点大 C．M点磁感应强度比N点小 D．M点磁感应强度方向如图中箭头所示 【答案】C 【详解】A．Q点虽然无磁感线，但仍有磁场，故磁感应强度不为零，选项A错误；     BC．磁感线的疏密反映磁场的强弱，可知M点磁感应强度比N点小，选项B错误，C正确； D．M点磁感应强度方向与图中箭头所示方向相反，选项D错误。 故选C。 【变式训练1·变考法】（2020·河北保定·二模）下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　） A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实 B．乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止 C．丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实 D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实 【答案】C 【详解】A．甲图中导线中的电流反向，根据安培定则和左手定则可知，两导线应相互排斥，故A错误； B．磁感线为闭合曲线，没有起点和终点，故B错误； C．丙图中导线通电后导线下方的磁场垂直纸面向里，故小磁针N极向纸面内旋转，故C正确； D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置的磁场垂直纸面向外，故小磁针N极向纸面外旋转，故D错误。 故选C。 【变式训练2·与自然现象相结合】（2024·北京平谷·模拟预测）图示照片是2023 年12月1日晚网友在北京怀柔拍摄到的极光。当太阳爆发的时候，就会发生日冕物质抛射，一次日冕物质抛射过程能将数以亿吨计的太阳物质以数百千米每秒的高速抛离太阳表面。当日冕物质(带电粒子流)与地球相遇后，其中一部分会随着地球磁场进入地球南北两极附近地区的高空，并与距离地面一百到四百千米高的大气层发生撞击，撞击的过程伴随着能量交换，这些能量被大气原子与分子的核外电子吸收之后，又快速得到释放，释放的结果就是产生极光。绿色与红色极光便是来自氧原子，紫色与蓝色极光则往往来自氮原子。则下列说法中最合理的是（　　） A．若带正电的粒子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，在地球磁场的作用下将会向西偏转 B．地球南北两极附近的地磁场最强。但在两极附近，地磁场对垂直射向地球表面的带电粒子的阻挡作用最弱 C．若氮原子发出紫色极光的光子能量为，则与该氮原子核外电子发生撞击的带电粒子的能量也为 D．若氧原子的核外电子吸收能量为的光子后，则该氧原子就会放出能量为的光子 【答案】B 【详解】A．由左手定则分析可知沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带正电的粒子流受到东方向的洛伦兹力，会向东偏转，故A错误； B．如图所示 地球南北两极附近的地磁场最强。但在两极附近，粒子垂直射向地球，纬度越高，粒子运动方向和磁场方向夹角越小，受到时洛伦兹力越小，越容易射入地球大气，宇宙射线越强，故地磁场对垂直射向地球表面的带电粒子的阻挡作用最弱，故B正确； CD．产生极光的原因是来自大气外的电子和质子撞击高层大气中的原子的作用，若氮原子发出紫色极光的光子能量为，则与该氮原子核外电子发生撞击的带电粒子的能量小于，若氧原子的核外电子吸收能量为的光子后，则该氧原子就会放出能量小于等于的光子，故CD错误。 故选B。 例2（24-25高三下·江苏扬州·开学考试）一质子在平行于纸面的平面内绕O点沿顺时针方向做匀速圆周运动，轨迹如虚线所示，一正方形线框放置在如图所示的位置，则下列说法中正确的是（　　） A．O点磁感应强度方向垂直于纸面向里 B．增加质子速度，通过线圈的磁通量不变 C．增加线圈匝数，通过线圈的磁通量增大 D．将正方形线框放置在虚线外，磁通量不变 【答案】A 【详解】A．根据右手螺旋定则，质子带正电，沿顺时针方向做匀速圆周运动，产生的等效电流为顺时针方向，在点产生的磁感应强度方向垂直于纸面向里，故A正确； B．增加质子速度，定向移动所形成的环形电流会增大，通过线圈的磁通量将增大，故B错误； C．磁通量 它与线圈匝数无关，增加线圈匝数，通过线圈的磁通量不变，故C错误； D．磁感线为闭合曲线，将正方形线框放置在虚线外，此时穿过线框的磁感线条数将减少，磁通量发生了变化，故D错误。 故选 A。 【变式训练1·与现代科技相结合】（24-25高二上·广东深圳·期末）空警2000是我国自主研制的大型、全天候、多传感器空中预警与指挥控制飞机，具有重要战略意义。空警2000预警机采用的是圆盘状三面固定式主动电子扫描相控阵列雷达，据相关资料称，其金属材质的雷达罩的直径约为。假如该架空警2000正在我国南海上空沿水平方向飞行，该空域的地磁场的磁感应强度大小为，方向与水平面夹角为，则（　　） A．穿过雷达罩的磁通量大小为 B．空警2000突然由水平变成斜向上机动飞行，雷达罩上会产生感应电流 C．空警2000水平飞行时，右边机翼比左边机翼电势更高 D．空警2000水平调头飞行，此过程穿过雷达罩磁通量的变化量为 【答案】B 【详解】A．地磁场的磁感应强度大小为，方向与水平面夹角为，则穿过雷达罩的磁通量大小为，故A错误； B．空警2000突然由水平变成斜向上机动飞行时，穿过雷达罩的磁通量发生变化，产生感应电流，故B正确； C．在我国上空，地磁场有竖直向下的分量，空警2000水平飞行时，根据右手定则，可以判断，左边机翼比右边机翼电势更高，故C错误； D．空警2000水平调头飞行，此过程穿过雷达罩磁通量的变化量为0，D错误。 故选B。 考向2 电流的磁效应 例1 （20-21高二下·山东淄博·期末）如图所示，四根相互平行的通有电流均为I的长直导线a、b、c、d，放在正方形的四个顶点上。每根通电直导线单独存在时，四边形中心O点的磁感应强度大小都是B，则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为（　　） A．，方向向左 B．，方向向下 C．，方向向右 D．，方向向上 【答案】A 【详解】在处的直导线在点产生的磁场的合磁感应强度大小为，方向沿方向；在处的直导线在点产生的磁场的合磁感应强度大小为，方向沿方向；则点的合磁感应强度为 方向向左。 故选A。 思维建模 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大小和方向．如图3所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN. 图3 (3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁场． 【变式训练1变考法】（2024·江苏镇江·一模）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为和，方向也垂直于纸面向外。则（　　） 　　 A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0 B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0 C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0 D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0 【答案】A 【详解】设L1中的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小为B1，L2中的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小为B2，由安培定则可知L1中的电流在a点产生的磁场方向垂直于纸面向里，L2中的电流在a点产生的磁场方向垂直于纸面向里；L1中的电流在b点产生的磁场方向垂直于纸面向里，L2中的电流在b点产生的磁场方向垂直于纸面向外，所以根据已知条件得到 解得 ， 故选A。 【空间立体中的叠加】【变式训练2】（24-25高三上·江苏南通·阶段练习）一个半径为R的绝缘圆柱面，如图甲（乙为俯视图）所示，放置在处的电流元和四根足够长的通电直导线紧贴在圆柱侧面与轴线平行，通有向下的电流，大小均为I，四根对称分布在圆柱的侧面（1、2、3、4四个点组成正方形）。电流1、2在处产生的合磁场为受到的安培力大小为；电流3、4在处产生的合磁场为受到的安培力大小为；4根电流在处产生的合磁场为受到的安培力大小为。已知通有电流I的长直导线在距其r处产生的磁感应强度大小为（k为常数）。则（　　） A．与方向相同大小不等， B．与方向不同大小相等， C．与方向相同， D．与方向相同， 【答案】D 【详解】AB．由安培定则知，两根对称通电长直导线（1、2或3、4）在处产生的磁感应强度如图所示 由磁场叠加得 方向如图向上，则 方向相同，安培力 故AB错误； CD．4根电流在处产生的合磁场为 方向向上，安培力 故C错误，D正确。 故选D。 考点二 磁场对电流的力 知识点1 安培力 1．安培力的大小 F＝IlBsin θ(其中θ为B与I之间的夹角) (1)磁场和电流垂直时：F＝BIl。 (2)磁场和电流平行时：F＝0。 2．安培力的方向 左手定则判断： (1)如图5，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． 图5 (2)让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向。 (3)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。 得分速记 1．安培力的方向 安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面． 2．安培力公式F＝BIl的应用条件 (1)B与l垂直． (2)l是有效长度． ①弯曲通电导线的有效长度l等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图6所示． 图6 ②对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。 考向1 安培力的大小、方向 例1 （2025·江苏宿迁·一模）如图所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为120°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在导线中通以电流I时，导线受到的安培力大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】导线在磁场中的有效长度为 导线受到的安培力大小为 故选C。 【变式训练1·变考法】2025·江苏·二模）半径为的圆环进入磁感应强度为的匀强磁场，当其圆心经过磁场边界时，速度与边界成角，圆环中感应电流为，此时圆环所受安培力的大小和方向是（　　） A．，方向与速度方向相反 B．，方向垂直向下 C．，方向垂直向下 D．，方向与速度方向相反 【答案】B 【详解】圆环中的电流为，在磁场部分的等效长度等于圆环的直径，由安培力公式，可得此时圆环所受安培力的大小 由楞次定律和右手螺旋定则可判定，感应电流的方向是顺时针方向，故再由左手定则可判定圆环所受的安培力的方向垂直MN向下。 故选B。 考向2 安培力的应用 例1 （2025·浙江·模拟预测）如图所示，蹄形磁铁水平放置（N极在上），质量为的导体棒用两根轻质细导线悬挂，通入恒定电流，稳定时细导线与竖直方向的夹角为。两磁极间的磁场可看成匀强磁场，导体棒始终在两磁极之间，重力加速度为，则（　　） A．导体棒中的电流方向为 B．单根导线上的拉力大小为 C．若电流大小加倍，再次稳定后角也加倍 D．若导体棒处磁场方向在竖直面内逆时针缓慢转过角，导线上拉力变小 【答案】D 【详解】A．导体棒所受安培力水平向右，根据左手定则可知，导体棒中的电流方向为，A错误； B．由力的平衡可得，每根细导线上的拉力大小，B错误； C．导体棒所受安培力大小，若导体棒中的电流大小加倍，则平衡时的值加倍，C错误； D．作出导体棒的受力分析图，如图所示，其所受重力大小、方向均不变，安培力的大小不变，磁场方向沿逆时针方向转动，根据余弦定理可得，细导线上的拉力变小，D正确。 思维建模 安培力作用下导体运动情况判定的五种方法 电流 元法 分割为电流元安培力方向→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，异向电流互相排斥；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 【变式训练1·电磁式电流计】（2025·江苏宿迁·模拟预测）图1为磁电式电流表的结构图，其由磁体和放在磁体两级之间的线圈构成，线圈缠绕在铝框上。极靴和中间圆柱形软铁间成辐向磁场（磁场总沿半径方向），如图2所示。当线圈中有恒定电流时，安培力带动线圈偏转，在螺旋弹簧的共同作用下最终稳定。下列说法正确的是（　　） A．穿过线圈的磁通量始终为0 B．线圈转动过程中受到的安培力方向不变 C．用塑料框代替铝框，更容易使指针迅速稳定在示数位置上 D．增加线圈匝数，可增加测量的灵敏度 【答案】D 【详解】A．辐向磁场分布如图所示，由图可知线圈的磁通量不是始终为0，故A错误； B．由左手定则可知，线圈转动过程中受到的安培力方向改变，故B错误； C．常用铝框做骨架，把线圈缠绕的铝框上，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，而塑料做骨架达不到此作用，故C错误； D．增加线圈匝数，相同电流的情况下，线圈受到的安培力更大，偏转角度更大，灵敏度更高，故D正确。 故选D。 例2【安培力有关的综合问题】如图13所示，在倾角为θ＝37°的斜面上，固定一宽为L＝1.0 m的平行金属导轨．现在导轨上垂直导轨放置一质量m＝0.4 kg、电阻R0＝2.0 Ω、长为1.0 m的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5.整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B＝2 T的匀强磁场中．导轨所接电源的电动势为E＝12 V，内阻r＝1.0 Ω，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动变阻器的阻值符合要求，其他电阻不计，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.现要保持金属棒在导轨上静止不动，求： 图13 (1)金属棒所受安培力大小的取值范围； (2)滑动变阻器接入电路中的阻值范围． 【答案】　(1) N≤F≤8 N　(2)0≤R≤30 Ω 【详解】(1)当金属棒刚好达到向上运动的临界状态时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，对金属棒受力分析，如图甲所示，此时金属棒所受安培力最大，设为F1，则有 垂直斜面方向：FN＝F1sin θ＋mgcos θ 沿斜面方向：F1cos θ＝mgsin θ＋Ffmax 又Ffmax＝μFN 以上三式联立并代入数据可得F1＝8 N 当金属棒刚好达到向下运动的临界状态时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向上，其受力分析如图乙所示，此时金属棒所受安培力最小，设为F2，则有 FN′＝F2sin θ＋mgcos θ，F2cos θ＋Ffmax′＝mgsin θ，Ffmax′＝μFN′ 以上三式联立并代入数据可得F2＝ N 所以金属棒受到的安培力的取值范围为 N≤F≤8 N. (2)因磁场与金属棒垂直，所以金属棒受到的安培力为F＝BIL，因此有I＝，由安培力的取值范围可知电流的取值范围为 A≤I≤4 A 设电流为I1＝ A时滑动变阻器接入电路中的阻值为R1，由闭合电路欧姆定律，有E－I1r＝I1(R0＋R1)， 代入数据可得R1＝30 Ω 设电流为I2＝4 A时滑动变阻器接入电路中的阻值为R2，由闭合电路欧姆定律，有E－I2r＝I2(R0＋R2)， 代入数据可得R2＝0 所以滑动变阻器接入电路中的阻值范围为0≤R≤30 Ω. 【变式训练1·换考法】(2018·江苏卷·)如图14所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直．质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流．金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g.求下滑到底端的过程中，金属棒 图14 (1)末速度的大小v； (2)通过的电流大小I； (3)通过的电荷量Q. 【答案】(1)　(2) 　(3) 【详解】　(1)金属棒做匀加速直线运动，有v2＝2as， 解得v＝ (2)金属棒所受安培力F安＝IdB 金属棒所受合力F＝mgsin θ－F安 由牛顿第二定律有F＝ma 解得I＝ (3)金属棒的运动时间t＝ 通过的电荷量Q＝It 解得Q＝. 1．（2025·江苏·高考真题）某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是（    ） A． a点的磁感应强度大于b点 B． b点的磁感应强度大于c点 C． c点的磁感应强度大于a点 D． a、b、c点的磁感应强度一样大 【答案】B 【详解】磁感线越密集的地方磁感线强度越大，故可知。 故选B。 2．（2025·湖北·高考真题）如图所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，放置一通电圆线圈，圆心为O点，线圈平面与磁场垂直。在圆线圈的轴线上有M和N两点，它们到O点的距离相等。已知M点的总磁感应强度大小为零，则N点的总磁感应强度大小为（   ） A．0 B．B C．2B D．3B 【答案】A 【详解】由右手螺旋定则及对称性可知，环形电流在N点产生的磁场，磁感应强度与M点等大同向。由于M点磁感应强度为零，由矢量合成法则可知环境中匀强磁场与M点磁场等大反向，即匀强磁场与N点的磁场等大反向，N点的磁感应强度为0。 故选A。 3．（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 【答案】A 【详解】A．由左手定则可知，图示左侧通电导线受到安培力向下，选项A正确；     B．a、b两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B错误； C．磁感线是闭合的曲线，则圆柱内的磁感应强度不为零，选项C错误； D．因c点处的磁感线较d点密集，可知 c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，选项D错误。 故选A。 4．（2024·福建·高考真题）如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，铜环两端、处于同一水平线。若环中通有大小为、方向从到的电流，细绳处于绷直状态，则（　　） A．两根细绳拉力均比未通电流时的大 B．两根细绳拉力均比未通电流时的小 C．铜环所受安培力大小为 D． 铜环所受安培力大小为 【答案】AC 【详解】方法一：微元法 AB．如图，取通电半圆形铜环的一小段，可将其视为直导线，根据左手定则可知，改小段导线受到的安培力方向如图所示，其大小 根据对称性苛刻的，如图所示，对称的两小段所受的安培力在水平方向的分力大小相等，方向相反，相互抵消，则通电后半圆形铜环受到的安培力竖直向下，根据受力分析可知，通电后两绳拉力变大，故A正确，B错误； CD．对每小段导线所受安培力在竖直方向的分力求和，可得 故C正确，D错误。 故选AC。 方法二：等效法 通电半圆形铜环可等效为等效长度为直径，电流方向，根据左手定则可知半圆形铜环受到的安培力方向竖直向下，大小 根据受力分析可得，通电后，绳子拉力 两根细绳拉力均比未通电流时的大。 故选AC。 3 / 26 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第39讲 磁场及其对电流的作用 目录 01考情解码 2 02 3 03 4 考点一 电容器的充放电过程 4 知识点1 磁场、磁感应强度 4 知识点2 磁感线 4 考向1 磁现象及磁场 6 考向2 电流的磁效应 8 考点二 磁场对电流的力 10 知识点1 安培力 10 考向1 安培力的大小、方向 11 考向2 安培力的应用 11 04 14 常考考点 真题举例 磁场及其性质 2025·江苏·高考 2025·湖北·高考 2024·贵州·高考 2025·湖北·高考 2024·浙江·高考 磁场对电流的作用力 2025·河南·高考 2025·浙江·高考 2024·广东·高考 考情分析： 1. 磁场及其对电流的作用力是高考物理的高频考点，主要出现在选择题、计算题中，常结合电磁感应、动力学、功能关系等知识综合考查。 2．从命题思路上看，考查方向为 基本知识考查：磁场及其基本性质，安培力的大小、方向 创新情景考查：实验时绘图，以图象斜率来计算结果 与科技相结合：安培力作用下的电磁弹射 3．从命题思路上看，试题情景为 磁场的大小及方向，磁感线的特征，安培力的判断及计算等。 复习目标： 目标一：掌握磁场及其基本概念及性质 目标二：会分析安培力的大小及方向 目标三：会分析安培力的一般问题 考点一 磁场 知识点1 磁场、磁感应强度 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1所示。 图1 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。 知识点2 磁感线 2．磁感线的特点 (1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 (2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱。 (3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。 (4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。 (5)磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。 3．几种常见的磁场 (1)条形磁体和蹄形磁体的磁场(如图2所示) 图2 (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 横截 面图 纵截 面图 得分速记 1．磁场的基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用。 2．磁感应强度的理解 (1)描述磁场的强弱和方向。 (2)B＝成立的条件为：通电导线垂直于磁场。 (3)磁场方向：小磁针N极受力的方向。 3．磁感线的特点 (1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 (2)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。 (3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。 (4)磁感线是假想的曲线，客观上不存在。 4．磁通量 (1)大小：当S⊥B时，Φ＝BS，标量。 (2)理解为穿过线圈平面的磁感线条数。 考向1 磁现象和磁场 例1 （2025高三·江苏·专题练习）空间存在磁场，分布如图所示，下列说法正确的是（　　） A．Q点无磁感线，故磁感应强度为零 B．M点磁感应强度比N点大 C．M点磁感应强度比N点小 D．M点磁感应强度方向如图中箭头所示 【变式训练1·变考法】（2020·河北保定·二模）下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　） A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实 B．乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止 C．丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实 D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实 【变式训练2·与自然现象相结合】（2024·北京平谷·模拟预测）图示照片是2023 年12月1日晚网友在北京怀柔拍摄到的极光。当太阳爆发的时候，就会发生日冕物质抛射，一次日冕物质抛射过程能将数以亿吨计的太阳物质以数百千米每秒的高速抛离太阳表面。当日冕物质(带电粒子流)与地球相遇后，其中一部分会随着地球磁场进入地球南北两极附近地区的高空，并与距离地面一百到四百千米高的大气层发生撞击，撞击的过程伴随着能量交换，这些能量被大气原子与分子的核外电子吸收之后，又快速得到释放，释放的结果就是产生极光。绿色与红色极光便是来自氧原子，紫色与蓝色极光则往往来自氮原子。则下列说法中最合理的是（　　） A．若带正电的粒子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，在地球磁场的作用下将会向西偏转 B．地球南北两极附近的地磁场最强。但在两极附近，地磁场对垂直射向地球表面的带电粒子的阻挡作用最弱 C．若氮原子发出紫色极光的光子能量为，则与该氮原子核外电子发生撞击的带电粒子的能量也为 D．若氧原子的核外电子吸收能量为的光子后，则该氧原子就会放出能量为的光子 例2（24-25高三下·江苏扬州·开学考试）一质子在平行于纸面的平面内绕O点沿顺时针方向做匀速圆周运动，轨迹如虚线所示，一正方形线框放置在如图所示的位置，则下列说法中正确的是（　　） A．O点磁感应强度方向垂直于纸面向里 B．增加质子速度，通过线圈的磁通量不变 C．增加线圈匝数，通过线圈的磁通量增大 D．将正方形线框放置在虚线外，磁通量不变 【变式训练1·与现代科技相结合】（24-25高二上·广东深圳·期末）空警2000是我国自主研制的大型、全天候、多传感器空中预警与指挥控制飞机，具有重要战略意义。空警2000预警机采用的是圆盘状三面固定式主动电子扫描相控阵列雷达，据相关资料称，其金属材质的雷达罩的直径约为。假如该架空警2000正在我国南海上空沿水平方向飞行，该空域的地磁场的磁感应强度大小为，方向与水平面夹角为，则（　　） A．穿过雷达罩的磁通量大小为 B．空警2000突然由水平变成斜向上机动飞行，雷达罩上会产生感应电流 C．空警2000水平飞行时，右边机翼比左边机翼电势更高 D．空警2000水平调头飞行，此过程穿过雷达罩磁通量的变化量为 考向2 电流的磁效应 例1 （20-21高二下·山东淄博·期末）如图所示，四根相互平行的通有电流均为I的长直导线a、b、c、d，放在正方形的四个顶点上。每根通电直导线单独存在时，四边形中心O点的磁感应强度大小都是B，则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为（　　） A．，方向向左 B．，方向向下 C．，方向向右 D．，方向向上 思维建模 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大小和方向．如图3所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN. 图3 (3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁场． 【变式训练1变考法】（2024·江苏镇江·一模）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为和，方向也垂直于纸面向外。则（　　） 　　 A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0 B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0 C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0 D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0 【空间立体中的叠加】【变式训练2】（24-25高三上·江苏南通·阶段练习）一个半径为R的绝缘圆柱面，如图甲（乙为俯视图）所示，放置在处的电流元和四根足够长的通电直导线紧贴在圆柱侧面与轴线平行，通有向下的电流，大小均为I，四根对称分布在圆柱的侧面（1、2、3、4四个点组成正方形）。电流1、2在处产生的合磁场为受到的安培力大小为；电流3、4在处产生的合磁场为受到的安培力大小为；4根电流在处产生的合磁场为受到的安培力大小为。已知通有电流I的长直导线在距其r处产生的磁感应强度大小为（k为常数）。则（　　） A．与方向相同大小不等， B．与方向不同大小相等， C．与方向相同， D．与方向相同， 考点二 磁场对电流的力 知识点1 安培力 1．安培力的大小 F＝IlBsin θ(其中θ为B与I之间的夹角) (1)磁场和电流垂直时：F＝BIl。 (2)磁场和电流平行时：F＝0。 2．安培力的方向 左手定则判断： (1)如图5，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． 图5 (2)让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向。 (3)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。 得分速记 1．安培力的方向 安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面． 2．安培力公式F＝BIl的应用条件 (1)B与l垂直． (2)l是有效长度． ①弯曲通电导线的有效长度l等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图6所示． 图6 ②对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零． 考向1 安培力的大小、方向 例1 （2025·江苏宿迁·一模）如图所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为120°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在导线中通以电流I时，导线受到的安培力大小为（　　） A． B． C． D． 【变式训练1·变考法】2025·江苏·二模）半径为的圆环进入磁感应强度为的匀强磁场，当其圆心经过磁场边界时，速度与边界成角，圆环中感应电流为，此时圆环所受安培力的大小和方向是（　　） A．，方向与速度方向相反 B．，方向垂直向下 C．，方向垂直向下 D．，方向与速度方向相反 考向2 安培力的应用 例1 （2025·浙江·模拟预测）如图所示，蹄形磁铁水平放置（N极在上），质量为的导体棒用两根轻质细导线悬挂，通入恒定电流，稳定时细导线与竖直方向的夹角为。两磁极间的磁场可看成匀强磁场，导体棒始终在两磁极之间，重力加速度为，则（　　） A．导体棒中的电流方向为 B．单根导线上的拉力大小为 C．若电流大小加倍，再次稳定后角也加倍 D．若导体棒处磁场方向在竖直面内逆时针缓慢转过角，导线上拉力变小 思维建模 安培力作用下导体运动情况判定的五种方法 电流 元法 分割为电流元安培力方向→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，异向电流互相排斥；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 【变式训练1·电磁式电流计】（2025·江苏宿迁·模拟预测）图1为磁电式电流表的结构图，其由磁体和放在磁体两级之间的线圈构成，线圈缠绕在铝框上。极靴和中间圆柱形软铁间成辐向磁场（磁场总沿半径方向），如图2所示。当线圈中有恒定电流时，安培力带动线圈偏转，在螺旋弹簧的共同作用下最终稳定。下列说法正确的是（　　） A．穿过线圈的磁通量始终为0 B．线圈转动过程中受到的安培力方向不变 C．用塑料框代替铝框，更容易使指针迅速稳定在示数位置上 D．增加线圈匝数，可增加测量的灵敏度 例2【安培力有关的综合问题】如图13所示，在倾角为θ＝37°的斜面上，固定一宽为L＝1.0 m的平行金属导轨．现在导轨上垂直导轨放置一质量m＝0.4 kg、电阻R0＝2.0 Ω、长为1.0 m的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5.整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B＝2 T的匀强磁场中．导轨所接电源的电动势为E＝12 V，内阻r＝1.0 Ω，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动变阻器的阻值符合要求，其他电阻不计，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.现要保持金属棒在导轨上静止不动，求： 图13 (1)金属棒所受安培力大小的取值范围； (2)滑动变阻器接入电路中的阻值范围． 【变式训练1·换考法】(2018·江苏卷·)如图14所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直．质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流．金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g.求下滑到底端的过程中，金属棒 图14 (1)末速度的大小v； (2)通过的电流大小I； (3)通过的电荷量Q. 1．（2025·江苏·高考真题）某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是（    ） A． a点的磁感应强度大于b点 B． b点的磁感应强度大于c点 C． c点的磁感应强度大于a点 D． a、b、c点的磁感应强度一样大 2．（2025·湖北·高考真题）如图所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，放置一通电圆线圈，圆心为O点，线圈平面与磁场垂直。在圆线圈的轴线上有M和N两点，它们到O点的距离相等。已知M点的总磁感应强度大小为零，则N点的总磁感应强度大小为（   ） A．0 B．B C．2B D．3B 3．（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 4．（2024·福建·高考真题）如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，铜环两端、处于同一水平线。若环中通有大小为、方向从到的电流，细绳处于绷直状态，则（　　） A．两根细绳拉力均比未通电流时的大 B．两根细绳拉力均比未通电流时的小 C．铜环所受安培力大小为 D． 铜环所受安培力大小为 3 / 26 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$