第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用 课件.pdf

第1讲磁场的描述磁场对电流的作用1.能列举磁现象在生产生活中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研 究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。2.通过实验，认识磁场。了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场。体会物理 模型在探索自然规律中的作用。3.通过实验,认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。了 解安培力在生产生活中的应用。4.通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大 小。5.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子 在匀强磁场中的偏转及其应用【核心素养】交流、评估、反思类比法理解磁场科学推理上（比值法定义磁感应强度_电流元科学思维模型建构U带电粒子在复-L-1合场市的运动科学态度 与责任电动机、质谱仪、速度选择器、回旋加速器、电磁流量计在生产 生活中的应用，突出STS思想试题情境】生活实 践类地磁场、电磁炮、电流天平、超导电磁船、回旋加速器、质谱仪、速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件等学习探 索类通电导体在安培力作用下的平衡与加速问题、带电粒子在磁场中 的圆周运动问题【考向预测】本章为必考内容，考查的具体内容主要包括以下几个方面:电流的磁场及 安培定则的应用;安培力、洛伦兹力的理解及应用;带电粒子在磁场中 的圆周运动问题;带电粒子在有界磁场中的多解与临界问题;带电粒子 在复合场中的运动问题;洛伦兹力在现代科技中的应用一、磁场、磁感应强度1.磁场(1)基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力 的作 用。(2)磁体周围、电流周围、运动电荷周围存在磁场。(3)地磁场:地球是一个大磁体;地球的用极是地磁的N极。注意磁偏角问题2.磁感应强度I(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向。F(2)大小定义:5=万。-A注意电流元一定垂直磁场I Li方向定义:小磁针的N极所受磁场力的方向.也就是小磁针静止时NI极的指向。I(4)单位:特斯拉(T)。I 3.匀强磁场 理想化模型,一、(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为与强磁场(2)特点:磁感线疏密程度相同、方向相同。4.磁感线及其特点(1)磁感线:在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点 的 磁感应强度 的方向一致。特点磁感线卜.某点的 切线 方向就是该点的磁场方向。磁感线的 疏密 定性地表示磁场的强弱。磁感线是闭合曲线.没有起点和终点。磁感线是假想的曲线,客观上不存在。5.电流的磁场易错辨析（1）磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该百的试探电嬴的 情况无关。（V）磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的 方向一致。（x）磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有 磁感线。（X）（4）小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向。（X）（5）在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。（V）（6）将通电导线放入磁场中，若不受安培力,说明该处磁感应强度为零。（X）磁感应强度是矢量，磁场叠加时，遵循平行四边形定则。（V）应用提升1.如图所示，四根相互平行的通有电流均为/的长直导线，放在正方 形的四个顶点、b、c、d上。每根通电直导线单独存在时，正方形中心0 点的磁感应强度大小都是民则四根通电导线同时存在时。点的磁感应强度的大小和方向为（）哗!-孙bA.2近反方向向左!/：B.2遮氏方向向下!XP:广 /C.、泛氏方向向右 1/!d&-CD.迎氏方向向上 1 1答案A解析 根据安培定则可知四根通电导线在。点产生的磁感应强度的方向。处导线中电流产生的磁感应强度的方向为。&大小为5;c处导线中电流产 生的磁感应强度的方向为大小为5/处导线中电流产生的磁感应强度 的方向为c”,大小为5处导线中电流产生的磁感应强度的方向为c”,大小 为及根据平行四边形定则进行合成可知，四根通电导线同时存在时的磁 感应强度大小为2鱼氏方向水平向左，故A正确。二安培力1.安培力的大小(1)磁场和电流垂直时:F=BIL(2)磁场和电流平行时:b二0。2.安培力的方向一一垂直于电流与磁场方向决定的平面左手定则判断：伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。让磁感线从掌心进入.并使四指指向电流方向。(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。易错辨析(8)放入磁场中的通电直导线一定受到安培力的作用。(X)(9)磁感应强度的方向与安培力的方向相同。(X)应用提升2.（多选）如图所示为电流天平原理示意图,天平的右臂下面挂有 一个矩形线圈，线圈匝数为N,水平边长为线圈的下部处在匀强磁场中，磁 场方向垂直纸面。现用其来测量匀强磁场的磁感应强度。当线圈中通有 电流/（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量分别为%、加2的祛码，天平 平衡。当电流反向（大小不变）时，左边再加上质量为加的祛码后，天平重新 平衡，已知重力加速度为g。由此可知（A.磁感应强度的方向垂直纸面向里B.磁感应强度的方向垂直纸面向外C.磁感应强度大小为/1%D.磁感应强度大小为磊乙 IV 1 La答案BD解析 若磁感应强度5的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向 下,电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，所以应在右边加磋码;若磁感应强度5的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向上，电 流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向下，所以需要在左边加磋码，有 mg=2NBIL,所以B=黑。故B、D正确,A、C错误。乙 IV L Li旁栏边角 人教版教材必修第三册P109阅读“演示”探究影响通电导线受力的因素，完成下面题目。如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的实验示意 图。三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体 棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来，它们 之中的任意两根与导体棒和电源构成回路。认为导体棒 所在位置附近为匀强磁场，最初导线2、3接在直流电源 上，电源没有在图中画出。接通电源后能使导体棒摆动/4321KZ2S幅度增大的措施是（只填前面的序号）。换用磁性更强的马蹄形磁铁拿掉中间的马蹄形磁铁增大直流电 源的电压 减小直流电源的电压 把导线1、4接在直流电源上答案解析 导体棒摆动幅度与磁场强弱、通电电流大小、通电导线长度均有关 系，磁场越强、通电电流越大、通电导线越长，导体棒摆动幅度就越大。故 正确。考点一 安培定则的应用和磁场的叠加师生共研-1.安培定则的应用项目原因（电流方向）结果（磁场方向）说明直线电流 的磁场大拇指四指在运用安培定则时应分清“因”和“果”，电流是“因”，磁场是“果”,既可以由“因”判断“果”，也可以 由“果”追溯“因”2.理解磁感应强度的三点注意事项磁感应强度由磁场本身决定,因此不能根据定义式认为5与厂成正 比，与成反比。(2)测量磁感应强度时，小段通电导线必须垂直于磁场放入,如果平行磁场 放入，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零。磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向，也是小 磁针静止时N极的指向。T典例突破】典例1.（多选）（2021山东烟台高三月考）如图所示，区F、G、M.N是在纸面内圆 上的五个点淇中石G、的连线均过圆心。点田在、N两点处垂直于 纸面放置两根相互平行的长直细导线，两根导线中分别通有大小相等的电流，已 知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小左为常量/为该 点到导线的距离，/为导线中的电流大小。则下列说法正确的是（）A.若两根导线中电流同向，则。点磁感应强度为零B.若两根导线中电流同向,则石、厂两点磁感应强度相等 C.若两根导线中电流反向，则反G两点磁感应强度相等 D.无论两根导线中电流同向还是反向乃、F、G三点的 磁感应强度大小都相等答案ACD解析 若两根导线中电流均向内，由安培定则可知,它们在O点磁感应强度恰好等 大、反向，故O点合磁感应强度为零，同理可知,E、/两点磁感应强度如图(a)所示,故及厂两点的合磁感应强度大小相等，方向不同;若两根导线中电流均向外，同理 可知。点合磁感应强度为零，从厂两点磁感应强度大小相等，方向不同，故A正 确,B错误。设中电流向内、N中电流向外,分别在E、G的磁感应强度如图(b)所示，可知E、G两点的合磁感应强度相等，故C正确。若M、N中电流均向内，分别在瓦G的磁感应强度如图(c)所示,可知瓜G 两点的合磁感应强度大小相等，方向不同，以此类推,可知无论两根导线中 电流同向还是反向，石、F、G三点的磁感应强度大小都相等,D正确。考题点睛考点考向点睛安培定则 的应用和 磁场的叠 加方法:计算合磁感应强度时，利用平行四边形定则或正交分解法 进行合成。对于电流的磁场合成，应先根据安培定则判断各自的 磁场方向，然后再应用平行四边形定则合成易错:对于磁场的叠加，要明确磁感应强度是矢量，两个电流附近 的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场 在该处的磁感应强度叠加而成的【对点演练】1.（2021山东临沂高三一模）如图所示,在垂直纸面的方向上有三根长直导 线，其横截面位于正方形的三个顶点A c、d上，导线中通有大小相同的电 流,方向如图所示，一带负电的粒子从正方形的中心0点沿垂直于纸面的方 向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是（）xA.沿。至必方向/、B.沿。至!Jc方向 d殴、:为bC.沿。到d方向、0/D.沿。至方向 01答案A解析由安培定则可判断。、c、d三根导线产生的磁场如图所示，由磁场的 叠加性原理可知它们的合磁场方向水平向左,再由左手定则可判断负电的 粒子所受洛伦兹力方向沿。到。方向，故A正确。aZ/Bbd 陵、妁 b如d/c2.如图所示,坐标系。町z处于匀强磁场中，有一条长0.6 m的直导线沿。无方 向通有大小为9 A的电流，受到的安培力沿Oz方向,大小为2.7 No则该匀强 磁场可能的方向和磁感应强度的最小值5为（）A.平行于xOy平面刀=0.5 TB.平行于%Oz平面,3=1.0 T 方节一JC.平行于%2y平面,5=0.2 T FrD.平行于xOy平面方=1.0 T%答案A解析根据左手定则，安培力必须与电流和磁场构成的平面垂直，故磁场的 方向一定平行于X0y平面;当电流、磁场互相垂直的时候，安培力最小，所以 最小的磁感应强度为5=5=芸7T=0.5。故A正确。IL 9x 0.63.（2021河北高三月考）已知通电直导线磁场中某点的磁感应强度大小为一（式中左为常数，/为电流的大小,为该点距导线的距离）。现有垂直纸 面放置的三根通电直导线分别位于、b、c处，其中三点间的距离之比为I ab be ca=5：3：4。已知、。处导线在c点产生的磁感应强度方向平行I于。、。的连线。设、。处导线通入的电流之比为凡则（）A.、8处的电流同向,A9/1G/B.a,Z?处的电流反向片句/9/C.、匕处的电流同向,=1 bD.q、b处的电流反向簿=1答案c解析由题意知C点的磁感应强度方向平行于、。的连线，根据安培定则及 平行四边形定则可知服。处通电导线的电流方向同向，由几何关系及平行 四边形定则可知出处的通电导线在c点处产生的磁感应强度大小与。处的 通电导线在。点处产生的磁感应强度大小满足券=*根据B=*=n，得Hbc q r lb二1,故C正确。4.（多选）如图，在纸面内的坐标系xOy的第一、第 4v XX X X X X X二象限内存在磁感应强度大小为线,方向垂直纸面 B.u x x x x x x X向里的匀强磁场。x轴和y轴上有两条足够长且相 L2I互垂直的绝缘直导线1和2,交点在坐标系xOy的!I 3!x ix x*x x x x原点0。导线上通有大小为/、方向沿X轴负 5Lx 0 2 x方向的恒定电流，导线G上通有大小为2人方向沿y轴正方向的恒定电流。若通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小为5=（左为比 例系数,为该点到导线的距离，/为导线的电流），已知导线4在N点,生的磁感应强度大小为;下列说法正确的是（）A.导线i上的电流在M点处产生的磁感应强度大小为|瓦B.导线L2上的电流在N点处产生的磁感应强度大小为BoC.N点处的合磁感应强度大小为|瓦D.M点处的合磁感应强度大小为空氏答案BD解析 磁感应强度大小与电流间的关系为5=壮。导线乙在N点处产生的磁 V感应强度大小为扭0,结合M点和N点的坐标位置可知，导线乙在M点处产 生的磁感应强度大小也为0,故A错误;导线上2上的电流在、N点处产生 的磁感应强度大小分别为|瓦和瓦，故B正确;根据右手螺旋定则以及矢量叠 加原理可得5加=%+1瓦-|瓦二圣80,厮=瓦+9氏+瓦=，0,故C错误,D正确。O O J-CJ O O考点二,安培力的分析与计算师生共研1.安培力公式尸二5,应用时要注意:(1)5与/垂直。(2*与/平行时尸=0。(3)/是有效长度。弯曲导线的有效长度/,等于连接两端点线段的长度(如图所示);相应的电流沿直线由始端流向末端。2.方向:根据左手定则判断。八突破】典例2.如图所示用电阻率为小 横截面积为S、粗细均匀的电阻丝折成平面 梯形框架，力?、cd边均与ad边成60角，ab=bc=cd=L。框架与一电动势为石、内阻忽略不计的电源相连接。垂直于竖直框架平面有磁感应强度大小为3、方向水平向里的匀强磁场，则框架受到安培力的合力的大小和方向为（）A.嗤三竖直向上B.当券,C.曙，竖直向下D曙，竖直向上，竖直向下思正盅装可以将面形框架蓄晟一下整板亲处理疝可以根据23定则判 断出各段受到的安培力的方向，再求合力的大小和方向。I答案A解析方法一:根据左手定则判断出各段受到的安培力 的方向，如图所示,设电路Med上的电阻为力，由几何关 系得，国段的长度为2L,所以）上的电阻为2r;17 Z7上的电流为71二 丁上的电流为，2=丁，则ab、be、上各段的安培力尸1=方2=b3=即上=竽,以/段的安培力F4=B/22L=%洛段受 3r y到的力中与和方3在左右方向的分量大小相等，方向相反，相互抵消，所以线框受到的合外力F=F4+Ficos 60+尸2+Bcos 60。=鸟1/二牛,贝|可得方=方 3r S 3p向竖直向上，故A正确。方法二:将梯形框架看成一个整体，整体电阻为、片g,等效长度为24则可得尸=等，故A正确。3P考题点睛考点考向点睛安培力分 析计算方法:线框的次?cd部分的有效长度与 d部分相等，电流均由左 向右，故安培力的方向均竖直向上；(2)框架类的安培力的分析和计算用整体法分析有时更简捷易错:注意二者中的电流大小不同，故仍cd部分与部分所受安 培力大小不同【对点演练】5.（多选）（2021河南高三月考）如图所示磁感应强度为5的匀强磁场中，垂直 磁场方向固定一边长为L的正方形线框仍cd,线框每边电阻均为凡将线框 的顶点。、。接在电动势为反 内阻为H的电源上，开关S闭合，电路稳定后（）sA.线框的“d边和尻边受到的安培力方向相反 x x x-b.线框的仍边与a边受到的安培力方向相反一x|xC.整个线框受到的安培力大小为0D.整个线框受到的安培力大小为嘿 引*1答案AD解析 线框）、反边中的电流方向相反，受到的安培力方向相反，故A正确；线框。边与de边中的电流方向相同，所受的安培力方向相同，故B错误；设电路中线框整体电阻为八则二=5+所以片为，根据闭合电路欧姆定律,r 7?37?4干路电流/二向二M所以安培力姓二需，故C错误,D正确。6.如图所示,AC是一个用长为的导线弯成的、以。为圆心的四分之一圆弧,将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为5的匀强磁场中，当在该导线中通以由。到A、大小为/的恒定电流时，该导线受到的安培力大小和方向 是（）A.5/L,平行于0C向左B.汉迪,平行于0C向右1TC.汉迪，垂直A、。两点的连线指向左下方 1T垂直A、。两点的连线指向左下方答案c解析 直导线折成半径为R的;圆弧形状，在磁场中的有效长度为二回，又 4=竽=苧联立解得包,则安培力为尸=5/=红空出，又因为安培力的方 4 2 TT TT向与等效长度的直线垂直，根据左手定则可得，安培力的方向垂直A、。两点的连线指向左下方，故C正确。7.（2022浙江高三模拟）如图所示用导线折成两个相同的线框（电阻分布均 匀）并接入电路。若给空间施加一匀强磁场（方向垂直于纸面向内,磁感应 强度为昆图中未画出）时，左导线框的导线受到的安培力为 若不考虑电 源内阻，除导线框外的电阻不计,现将电动势提高到原来的两倍方提高到原 来的两倍，则。、b、C、d的合安培力为（）A.16F B,8F LdLdJ一15 13C 齐 D战 一司答案A解析将电动势提高到原来的两倍，则通过每条导线的电流为原来的2倍方 提高到原来的两倍,根据b=51可知，每条导线受到的安培力变为原来的4 倍，即4又因为、b、c、d四条导线受安培力大小相等，方向相同,则四条 导线的合安培力为16R故A正确。考点三安培力作用下通电导体的平衡问题求解安培力作用下通电导 体的平衡问题的关键是将 三维图转化为二维平面图,即通过画俯视图、剖面图、侧视图等，将立体图转换为 平面受力图。典例3.（2021广东梅州高三二模）如图所示，空间中存在垂直导轨平面向下 的匀强磁场，两平行光滑金属导轨固定在倾角为夕的绝缘斜面上，劲度系数 为女的轻质弹簧上端固定，下端与质量为机的水平直导体棒流中点相连，弹 簧与导轨平面平行并始终与棒垂直，导体棒垂直跨接在两导轨上，接通电源 后导体棒保持静止,弹簧处于原长状态。把电源极性调转用外力使导体棒 沿斜面往下平移M弹性形变范围内），重新接通电源并撤掉外力，油棒依然保 持静止，则%为（mgsinO A-k)mgsinO B2kD.O2mgsin。I思维点拨 选导体棒为研究对象，画侧视图，受力分析，注意电流方向相反，安II培力方向相反,根据平衡条件列方程求解。I答案c解析 接通电源后导体棒保持静止，弹簧处于原长状态，受力情况如图甲所 示，根据平衡条件有机gsin夕=5;把电源极性调转，用外力使导体棒沿斜面 往下平移%（弹性形变范围内），重新接通电源并撤掉外力，流棒依然保持静止,受力情况如图乙所示，根据平衡条件有机gsin（9+5=履。联立解得 户号二故C正确。Fn研K 注 DLI/kx3 v加g 甲考题点睛考点考向点睛方法:安培力作 用下导体 棒平衡问 题确定研究对象=通电导线或通电导体也=（根据条件列出方程导体棒用圆代替,电流方 向用“X”或“”表示左手定则确定安培力的,方向，且F安_L3,正安I 1易错:注意分析由电流或磁场方向改变，会引起安培力方向改变8.（2021湖南长沙雅礼中学高三三模）有一劲度系数为帕勺轻质绝缘弹簧胳边 长为。的正三角形匀质金属线框（线框由电阻为R的金属丝折合而成）如图甲、乙情况放置，静止时弹簧的长度分别为Li和%。现将该金属线框如图丙所示 接入电路，导线的左右接触点分别为线框左右两边的中点，磁场方向垂直纸面 向外，大小为反电源的电动势为及内阻为厂,导线与线框之间作用力可以忽略，则闭合开关S后，弹簧的长度上3为（）人 9BdE 9BdEA，+2/c(2/?+9r)B，L2+2/c(2/?+9r)5 BdE 5 BdECZi-2A(2R+9r)U2+2k(2R+9r)B甲丙乙答案A 解析 对图甲中的线框受力分析机g=HZ4-Lo),对图乙中的线框受力分析mg=k(LQ-L2)M侬二丝笠,。二幺署，对丙图中的线框受力分析，线框所受安培力尸人=黑-,由于受力平衡，则mg+尸A=310),结合前面的计算结果可得 4/v+lorT T 9BdE i a r-rh,左=1+斩丽,故A正确。9.（2021湖南衡阳高三二模）如图所示，在匀强磁场区域内有一倾角为夕的光 滑斜面，在斜面上水平放置一根长为L、质量为机的导线，通以如图所示方 向的电流/时，通电导线能静止在斜面上，重力加速度为g,下列说法正确的是A.导线所受的安培力方向可能垂直于斜面向下B.磁感应强度可能为大小5二哪的，方向竖直向上-1 LJC磁感应强度可能为大小5=等，方向水平向左1 LjD.磁感应强度方向垂直于斜面向下时，其大小最小，且最小值为5二吗答案D解析导线所受的安培力若垂直于斜面向下，则导线合力不能为0,导线不能 静止，故A错误;若磁场方向竖直向上，则安培力方向水平向左，导体棒不能 静止，故B错误;若磁场方向水平向左，则安培力方向竖直向下，导体棒不能 静止，故C错误;根据重力、支持力、安培力三力平衡可知，当安培力方向沿 斜面向上时，即磁场方向垂直于斜面向下时，安培力最小，此时磁感应强度 最小，故有mgsin 6=BIL,解得B。，故D正确。IL10.（2021河北保定高三一模）如图所示,光滑平行的金属导轨放置在竖直向 上的匀强磁场中，磁感应强度大小为反导轨平面与水平面夹角为火质量为相 的金属杆垂直导轨放置,通以电流/时恰能保持静止状态。已知重力加速度 为g,下列说法正确的是（）A.电流从B流向A,金属杆长度为吗吧LdAB aB.电流从A流向氏金属杆长度为吗吧LDC.电流从B流向A金属杆长度为嚼竺LDD.电流从A流向民金属杆长度为笔经LD答案D解析对金属杆受力分析，金属杆受到向下的重力机g,垂直于导轨向上的支 持力乙，安培力5的方向应该水平向左，这样金属杆才可以受力平衡，保持 静止状态。安培力51的方向水平向左,磁场的方向竖直向上，根据左手定 则可得，电流的方向从A流向氏根据受力平衡可得,F sin a=BIL,FNcos a=mg,解得金属杆长度为巴，故D正确。IB考点四,安培力作用下导体的运动问题师生共研1.判定导体运动情况的基本思路判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所 在位置的磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进 而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。2.安培力下导体运动情况判断的常用方法电流元法分割为电流元壑L安培力方向一整段导体所受合力 方向一运动方向特殊位置法在特殊位置一女培力方向一运动方向等效法环形电流小磁针条形磁铁一通电螺线管一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 所受的作用力【典例突破】典例4.一个可以自由运动的线圈心和一个固定的线圈G互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合，如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时，从 左向右看，线圈心将（）A.不动b.顺时针转动 口二一-二c.逆时针转动D.在纸面内平动思维点拨 应用电流元法、等效法等进行分析。答案B 解析 方法一（电流元法）:把线圈右沿水平转动轴分成上、下两部分,每一部 分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在G产生的磁场中，根据安培定 则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元 所受安培力方向均指向纸外，下半部分电流元所受安培力方向均指向纸内,因此从左向右看线圈将顺时针转动。方法二（等效法）:把线圈心等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流，2的 中心，小磁针的N极应指向该点环形电流4的磁场方向,由安培定则知与产生 的磁场方向在其中心处竖直向上，而心等效成小磁针后，转动前,N极指向纸 内,因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈4将顺 时针转动。方法三（结论法）:环形电流小，2不平行，则一定有相对转动，直到两环形电 流同向平行为止。据此可得，从左向右看，线圈心将顺时针转动。考题点睛考点考向点睛安培力作 用下的运 动问题方法:(1)电磁问题力学化:选研究对象-受力分析一列方程。(2)立体图形平面化:变三维为二维【对点演练】11.把一根通电的硬导线仍放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如 图所示。导线可以在空中自由移动和转动,导线中的电流方向由向上 描述导线的运动情况。虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源,它可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电流。请你分别按每种可能考虑，大致画出它们的 安放位置。答案。端转向纸外力端转向纸里，且向下运动见解析解析（1）由题图可知左侧导体所处的磁场方向斜向上,右侧导体所处的磁场 斜向下，则由左手定则可知，左侧导体受力方向向外，右侧导体受力方向向里，故从上向下看，直导线应为逆时针转动;当导体转过一定角度时,由左手定则可 得导体受力向下,故可得出导体运动为逆时针转动的同时还要向下运动。即 为。端转向纸外力端转向纸里,且向下运动。若磁场源是条形磁体或是蹄形磁体或通电螺线管,则该磁场源的左侧为N 极,右侧为S极,若为直线电流，电流方向指向纸面内,分别如图甲、乙、丙、丁 所示。12.如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为bN1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导 体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为五N2,则以下说法正确的是（）A.弹簧长度将变长 B.弹簧长度将不变 C.FN1FN2 D.Fn1Fn2Ns解析 如图甲所示，导体棒处的磁场方向指向右上方，根据左手定则可知，导 体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律，条 形磁铁受到导体棒斜向左上方的反作用力;对条形磁铁受力分析，如图乙所 示，根据平衡条件可知附且珠2,又bN1二叫，所以bN1”N2,在水平方向上，弹 簧对磁铁施加了水平向右的弹力，磁铁肯定压缩弹簧，所以弹簧长度将变短。故A、B、甲乙3.（2021四川南充高三三模）航空母舰的舰载机在起飞的过程中，仅靠自身发动 机喷气不足以在飞行甲板上达到起飞速度，如果安装辅助起飞的电磁弹射系统（如图甲所示）就能达到起飞速度。电磁弹射系统的一种设计示意图如图乙所示，图中MN、尸。是光滑平行金属直导轨（电阻忽略不计）,A8是电磁弹射车，回路”中电流恒定,该电流产生的磁场对弹射车施加力的作用，从而带动舰载机由静止开始向右加速起飞,不计空气阻力，关于该系统，下列说法正确的是（）A.MN、尸0间的磁场是匀强磁场,MANB.弹射车做加速度减小的加速运动I巾严呻叶彳:电磁输车P B QC.弹射车的动能与电流的大小成正比 机坦申 7D.回路PR4 M中通以交变电流,弹射车仍能正常加速答案D解析根据安培定则可知平行金属直导轨之间存在竖直向上的磁场，且通 电直导线产生的磁场为环形磁场，离导线越远，磁场越弱，故MN、尸。间的磁 场不是匀强磁场，故A错误。沿导轨方向，磁场不变，且回路中电流大小也不 变，平行导轨的宽度也不变，则由安培力方安=5辽,可知安培力大小不变，所以 弹射车的加速度不变，故弹射车做匀加速直线运动，故B错误。根据动能定 理可知纭二方安羽当回路中的电流增大时，导轨间的磁场也随之增大，则由方安=51,可知安培力与电流的大小不成正比，故动能与电流的大小也不成正 比，故C错误。根据右手螺旋定则可知电流方向沿回路尸A4 时，导轨之间产生竖直向上 的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向向右;当电流方向沿 回路尸时，根据右手螺旋定则，导轨之间产生竖直向下的磁场，结合左手 定则可知电磁弹射车所受安培力方向依然向右，故电流的变化不改变电磁 弹射车所受安培力的方向，即电磁弹射系统能够正常工作，故D正确。