第11章 磁场 第1节 磁场及其对电流的作用——2027届高三物理一轮复习课件

该高中物理高考复习课件聚焦磁场专题，覆盖磁场描述、安培力与洛伦兹力、带电粒子在磁场及复合场中运动等核心考点。依据高考评价体系，结合三年考情分析各考点命题趋势，明确带电粒子在直线边界磁场运动等高频考点权重，归纳安培力平衡、磁场叠加等常考题型，实现备考的针对性与实用性。 课件亮点在于“真题溯源+素养导向”的训练体系，如以2025福建卷磁场叠加题为例，通过电流元法和对称思想构建模型，培养学生科学思维与物理观念。针对安培力作用下的平衡问题，提炼“受力分析+等效长度”解题模板，助力学生掌握答题技巧。教师可依托课件精准定位考点，提升复习效率，帮助学生冲刺高分。

考点 三年考情 命题趋势 磁场的描述 2025江苏卷； 2023福建卷； 1.磁场的描述考查的知识点主要有:磁感应强度和磁通量，地磁场，安培定则等；磁感应强度的叠加是考查的热点。 2.安培力的考查主要集中在: ①安培力大小计算和分析判断；②安培力相关的平衡；③与电磁感应相关的安培力。 安培力和洛伦兹力 2025广东卷； 2024福建卷； 1 续表 考点 三年考情 命题趋势 带电粒子在直线边界磁场中的运动 2025河北卷；2025全国新课标卷；2025安徽卷；2025重庆卷； 2024河北卷；2024广西卷； 2023湖北卷；2023浙江6月卷； 1.带电粒子在直线边界磁场中的运动是考查频率较高的知识，直线边界包括矩形边界、三角形边界、多边形边界、坐标轴边界、平行直线边界等。 2.带电粒子在圆形边界磁场中的运动考查主要为:环形边界、圆形边界、扇形边界等，临界问题的考查有增加的趋势。 带电粒子在圆形边界磁场中的运动 2025甘肃卷；2025四川卷； 2023全国甲卷； 2 续表 考点 三年考情 命题趋势 带电粒子在组合场中的运动 2025湖南卷；2025河南卷；2025湖北卷；2025山东卷； 2024全国新课标卷；2024山东卷；2024辽宁卷； 1.带电粒子在电磁场中运动涉及动能定理、类平抛运动、匀速圆周运动、临界极值等，是考查的热点。 2.带电粒子在电场中加速，利用动能定理列方程；带电粒子在匀强电场中的类平抛运动，带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动是常见的运动模型；临界极值能力要求高，考查频繁。 3 续表 考点 三年考情 命题趋势 带电粒子在电磁复合场中的运动 2025福建卷；2025广西卷；2025云南卷；2025黑吉辽蒙卷； 2023江苏卷； 1.带电粒子在电磁复合场中的运动的考查大多以科技为情景，可能为选择题，也可能为计算题。 2.带电粒子在电磁与重力的复合场中的运动包括:电场和重力复合场，磁场和重力复合场；电场、磁场和重力复合场。考查方式可能为选择题，也可能为计算题。 4 续表 考点 三年考情 命题趋势 质谱仪和回旋加速器、霍尔效应、电磁流量计 2025北京卷；2025广东卷； 2024甘肃卷； 2023福建卷； 1.质谱仪和回旋加速器都是考查频率较高的知识，命题一般都是把仪器适当简化，或理想化，以降低难度。 2.带电粒子在交变电磁场中运动一般难度较大，能力要求高。 带电粒子在交变电磁场中运动、带电粒子在空间电磁场中的运动 2024湖南卷； 5 第11章 磁场 第1节 磁场及其对电流的作用 6 考点一 安培定则 磁场的叠加 考点二 安培力的分析与计算 考点三 安培力作用下导体运动情况的定性分析 考点四 安培力作用下的平衡和加速问题 7 考点一 安培定则 磁场的叠加 8 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____的作用。 （2）磁感应强度 ①物理意义：描述磁场的强弱和______。 ②定义式： （通电导线垂直于磁场）。 ③方向：小磁针静止时 极所指的方向。 ④单位：________，符号为 。 ⑤矢量：合成时遵循________________。 力 方向 特斯拉 平行四边形定则 9 2.磁感线的特点 （1）磁感线上某点的______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______。 （3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从_____指向_____；在磁体 内部，由_____指向_____。 （4）同一磁场的磁感线不中断、不______、不相切。 （5）磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。 切线 强弱 极 极 极 极 相交 10 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） 11 （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 _______________________________ ______________________________ ___________________________ 12 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 横截面图 _______________________ __________________________ _______________________ 纵截面图 __________________ ___________________________ ______________________________ 续表 13 （3）匀强磁场 磁场中各点的磁感应强度的大小______、方向______，磁感线是疏密程度相同、方向 相同的平行直线。 相等 相同 14 （4）地磁场 ①地磁的极在地理______附近， 极在地理______附近，磁感线分布如图所示。 南极 北极 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______，且方向水平 ______。 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。 相等 向北 15 4.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></m>、<m></m>在<m></m>点产生的磁场<m></m>、<m></m>。 （3）应用平行四边形定则进行合成，如图中的<m></m>为合磁场。 16 【视角1】　磁感线 例1 (2025·江苏)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( ) B 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 [解析] 磁感线越密集的地方磁感线强度越大，故可知Bb>Ba>Bc。 17 【视角2】　安培定则 例2 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(灰色一端)指示磁场方向正确的是( ) C A. B. C. D. [解析] 根据安培定则可判断出电流的磁场方向，再根据小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向可知C正确。 18 【视角3】 磁场的叠加 例3 (2025·福建)如图所示，空间中存在两根无限长直导线L1与L2，通有大小相等，方向相反的电流。导线周围存在M、O、N三点，M与O关于L1对称，O与N关于L2对称且OM = ON，初始时，M处的磁感应强度大小为B1，O点磁感应强度大小为B2，现保持L1中电流不变，仅将L2撤去，则N点的磁感应强度大小为( ) B A.B2−B1 B.−B1 C.B2−B1 D.B1−B2 19 [解析] 根据安培定则，两导线在O点处产生的磁感应强度方向相同大小相等，则单根导线在O点处产生的磁感应强度大小为B0 = ，根据对称性，两导线在N处的磁感应强度大小应该与M点一样，为B1，根据对称性，L2在N点处产生的磁感应强度为B0 = ，由于L2在N点处产生的磁感应强度大于L1在N点处产生的磁感应强度，且方向相反，将L2撤去，N点的磁感应强度为−B1。 20 【视角4】　地磁场 例4 (多选)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( ) 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 21 √ √ A.测量地点位于南半球 B.当地的地磁场大小约为50 μT 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 [解析] 地磁场如图所示。 22 地球可视为一个磁偶极，磁南极大致在地理北极附近，磁北极大致在地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线(磁轴)与地球的自转轴大约成 11.3 度的倾斜。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，A错误；磁感应强度为矢量，故由表格可看出此处的磁感应强度大致为B = ，计算得B≈50 μT，B正确；由选项A可知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，第2次测量By<0，故y轴指向南方，第3次测量Bx>0，故x轴指向北方而y轴则指向西方，C正确、D错误。 23 考点二 安培力的分析与计算 24 1.安培力的大小 <m></m> （其中<m></m> 为<m></m>与<m></m>之间的夹角，如图所示） （1）磁场和电流垂直时： ____。 （2）磁场和电流平行时： ___。 0 25 2.安培力的方向 左手定则判断： （1）如图，伸开左手，使拇指与其余四个手指______，并且都与手掌在 同一个平面内。 垂直 （2）让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向______的方向。 （3）______所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 （4）安培力既垂直于，也垂直于，即垂直于与 决定的平面。 电流 拇指 26 3.安培力公式<m></m>的应用条件 （1）与 垂直。 （2） 是指有效长度。 弯曲通电导线的有效长度 等于连接导线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，如图所示。 27 【视角1】　安培力方向的判断 例1一根容易发生形变的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中箭头所示。当没有磁场时，导线呈伸直状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示正确的是( ) D A. B. C. D. 28 [解析] 由左手定则可以判断出，A中导线与磁场方向平行，所受安培力为零，B中导线所受安培力垂直纸面向里，C、D中导线所受安培力水平向右，导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致，D正确，A、B、C错误。 29 【视角2】　安培力大小的计算 例2 (2023·江苏)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( ) C A.0 B. C. D. [解析] 因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，则受安培力为Fab = BI·2l = 2BIl，则该导线受到的安培力为2BIl。 30 【视角3】　有效长度的理解 例3 如图甲所示，空间存在水平向右的匀强磁场，直导线折成“<”形固定在磁场中，导线所在平面与磁场平行，ACD为等边三角形，AD与磁场垂直，E为AC边上一点，给ACD通入恒定电流I，ACD受到的安培力大小为F1；如图乙所示，若保持ECD段不动，将AE段弯折后使AE段与CD段平行，导线所在平面仍与磁场平行，再给导线通入恒定电流I，则这时导线AECD受到的安培力大小为F2，则下列判断正确的是( ) A A.F1 = F2 B.F1>F2 C.F1<F2 D.无法比较F1、F2的大小 31 [解析] 根据几何关系可知，甲、乙两图中导线的有效长度相同，均为AD连线在垂直磁场方向的长度L，根据F = BIL，可知F1 = F2，故选A。 32 考点三 安培力作用下导体运动情况的定性分析 33 判断安培力作用下导体的运动情况的五种方法 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 ______________________________________________________________________________________________ 根据同极相斥、异极相吸判断作用力的方向进而判断运动方向 34 结论法 两平行直线电流在相互作用中，无转动趋势，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 先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律， 确定磁体所受电流磁场的作用力 续表 35 【视角1】　电流元法+特殊位置法 例1 如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看) ( ) A A.顺时针方向转动，同时下降 B.顺时针方向转动，同时上升 C.逆时针方向转动，同时下降 D.逆时针方向转动，同时上升 36 [解析] 如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方，由左手定则判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，把各段电流元受到的力合成，则O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力；同理判断出O点右侧的导线受到垂直纸面向外的安培力。因此，由上向下看，导线沿顺时针方向转动。分析导线转过90°时的情形。如图乙所示，导线中的电流向外，由左手定则可知，导线受到向下的安培力。由以上分析可知，导线在顺时针转动的同时向下运动。选项A正确。 37 【视角2】　等效法 例2 如图所示，在固定放置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈，线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内，当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时，将会看到( ) C A.线圈向左平移 B.线圈向右平移 C.从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 D.从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁 [解析] 把通电线圈等效成小磁针，等效小磁针的N极垂直于纸面向外，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知:从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁，C正确。 38 【视角3】　转换研究对象法 例3 如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁N极正对。在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通以垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁处于静止状态，设两磁铁和木板的总重力为G，则( ) D A.导线受到的安培力水平向左 B.导线受到的安培力竖直向上 C.木板对地面的压力小于G D.木板受到地面的摩擦力水平向右 39 [解析] 根据条形磁铁磁场分布和叠加，可知两条形磁铁在导线处产生的合磁场竖直向上，根据左手定则知，长直导线受到的安培力水平向右；木板和磁铁始终处于静止状态，且竖直方向不受导线的作用力，由于两条形磁铁和木板的总重力为G，故木板对地面的压力等于G；又因长直导线受到的安培力水平向右，根据牛顿第三定律可知，长直导线对磁铁的作用力水平向左，所以磁铁和木板有向左运动的趋势，故木板受到地面的摩擦力水平向右，故A、B、C错误，D正确。 40 考点四 安培力作用下的平衡和加速问题 41 解题思路： （1）选定研究对象。 （2）受力分析时，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、 。如图所示： 42 【视角1】　安培力作用下的平衡问题 例1 如图所示，水平导轨间距为L = 1.0 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m = 1 kg，接入导轨间的电阻R0 = 0.9 Ω，与导轨垂直且接触良好；电源电动势E = 10 V，内阻r = 0.1 Ω，电阻R = 9 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B = 10 T，方向垂直于ab，与导轨平面的夹角α = 53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ = 0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，轻绳与导轨平行且对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab处于静止状态。已知sin 53° = 0.8，cos 53° = 0.6。求: 43 （1）ab受到的安培力大小； [解析] 由闭合电路欧姆定律可得，通过ab的电流I = = 1 A， ab受到的安培力F = BIL = 10 N 44 （2）重物重力G的取值范围。 [解析]ab受力如图所示，最大静摩擦力 Ffmax = μ(mg−Fcos 53°) = 2 N 由平衡条件得，当最大静摩擦力方向向右时 FTmin = Fsin 53°−Ffmax = 6 N 当最大静摩擦力方向向左时 FTmax = Fsin 53°+Ffmax = 10 N 由于重物受力平衡，故FT = G 则重物重力的取值范围为6 N≤G≤10 N。 45 【视角2】　安培力作用下的加速问题 例2 如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽度为0.5 m，匀强磁场方向如图所示，大小为0.5 T，质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点，当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道向右由静止开始运动。已知N、P为圆弧导轨上的两点，ON竖直、OP水平，且 = 1 m，g取10 m/s2，则( ) D A.金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2 B.金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/s C.金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为 10 m/s2 D.金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为 0.75 N 46 [解析] 金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F安 = BIL = 0.5×2×0.5 N = 0.5 N，金属细杆开始运动时的加速度大小为a = = 10 m/s2，选项A错误；对金属细杆从M点到P点的运动过程进行分析，安培力做功W安 = F安(lMN+lOP) = 1 J，重力做功WG = −mg·lON = −0.5 J，由动能定理得W安+WG = mv2，解得金属细杆运动到P点时速度大小为v = m/s，选项B错误；金属细杆运动到P点时加速度可分解为水平方向的向心加速度和竖直方向的重力加速度，水平方向的向心加速度大小a' = = 20 m/s2，选项C错误；在P点金属细杆受到轨道水平向左的作用力F，水平向右的安培力F安，由牛顿第二定律得F−F安 = m，解得F = 1.5 N，每一条轨道对金属细杆的作用力大小为0.75 N，由牛顿第三定律可知，金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N，选项D正确。 47 【视角3】　安培力作用下的能量问题 例3 如图所示，两条平行的光滑金属导轨放在斜面上，倾角θ = 30°，两导轨的距离d = 0.5 m，斜面所在区域有垂直斜面向上的磁场。以M点等高处O为坐标原点，平行斜面向下建立x轴，磁 感应强度满足B = kx(k的数值为0.8)。金属棒质量m = 0.1 kg、电阻R = 0.2 Ω。导轨上端外接恒流电源，可为电路提供恒定电流I = 1 A，电流方向如图所示。t = 0时刻，自MN处由静止释放金属棒，金属棒下滑时始终垂直导轨且接触良好。不计导轨电阻，重力加速度为g = 10 m/s2。 48 （1）判断安培力的方向，写出安培力与x的关系式； [解析]由左手定则可知，金属棒受到安培力的方向沿导轨向上；安培力与x的关系式F = BId = 0.8x×1×0.5 (N) = 0.4x (N) （2）求金属棒沿导轨下滑的最大距离xm。 [解析]由上式可知，安培力随x均匀变化，平均安培力做功为W = −xm 由动能定理可得mgxmsin θ+W = 0 解得xm = = 2.5 m 49 $