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(共63張PPT)
第九章　磁場
第1講　磁場及其對電流的作用
常設情境　①生活實踐類：地磁場、電磁炮、電流天平、超導電磁船、回旋加速器、質譜儀、速度選擇器、磁流體發電機、電磁流量計和霍爾元件等.
②學習探索類：通電導體在安培力作用下的平衡與加速問題、帶電粒子在磁場中的圓周運動問題.
素養目標　1.深刻理解磁場、磁感應強度的概念.（物理觀念） 2.熟練判斷安培力的方向.（物理觀念） 3.通過類比磁場與電場，了解它們的相同點與不同點.（科學思維） 4.通過類比學習，掌握電場線與磁感線的聯系與不同.（科學思維） 5.能夠推理安培力產生的原因.（科學思維）
AC
A. 地表電荷為負電荷
B. 環形電流方向與地球自轉方向相同
C. 若地表電荷的電荷量增加，則地磁場強度增大
D. 若地球自轉角速度減小，則地磁場強度增大

N　
平行四邊形　
切線　
強弱　
強　
弱　
N極　
S極　
S極　
N極　
相交　
電流　
環繞　
環形電流　
磁感線　
深化1　　磁場疊加問題的分析思路
（1）確定磁場場源，如通電導線.
（2）定位空間中需求解磁場的點，利用安培定則判定各個場源在這一點上產生的磁場的大小和方向.
（3）應用平行四邊形定則進行合成.
疊加圖
同向電流
異向電流
深化2　　電流的磁場
項目 直線電流的磁場 通電螺線管的磁場 環形電流的磁場
安培定則
立體圖
項目 直線電流的磁場 通電螺線管的磁場 環形電流的磁場
橫截面圖
從上往下看
從左往右看
從左往右看
縱截面圖
思維模型　通過電場與磁場的類比，培養科學思維方法.
A. a B. b C. c D. d
C
解析：小磁針N極的指向為磁感線方向，直導線AB部分電流從下到上，所以從上往下看，直導線產生的磁場方向應為逆時針方向，所以小磁針a的N極應指向紙面內，選項A錯誤；在通電螺線管部分，由安培定則可知左端為螺線管的S極，右端為N極，在外部，磁感線從N極出發，回到S極，選項B錯誤；在通電螺線管內部，磁感線從S極到N極，選項C正確；在U形螺線管，電流從右端進入，左端流出，所以右端為S極，左端為N極，選項D錯誤.
A. 1∶2 B. 2∶1
D. 1∶1
A
C、D錯誤.
C
A. O點的磁感應強度為0
C. 移走d點的導線，O點磁感應強度變為B
解析：四條導線中的電流大小相等，且到O點的距離相等，故四條通電導線在O點產生的磁感應強度大小相等，均為B. 根據安培定則可知四條導線在O點產生的磁感應強度方向，如圖所示.由圖可知，Bb與Bc相互抵消，Ba與Bd合成，根據平行四邊形定則可知，O點的磁感應強度方向由O指向c，其大小為2B，故A、B錯誤；移走d點的導線，其他三條導線在O點的磁感應強度不變，則O點磁感應強度變為B，故C正確，D錯誤.
二、安培力分析與計算
A
A. 圖示左側通電導線受到安培力向下
B. a、b兩點的磁感應強度相同
C. 圓柱內的磁感應強度處處為零
D. c、d兩點的磁感應強度大小相等
解析：根據左手定則可知，左側通電導線所受安培力方向豎直向下，A正確；在a、b兩點磁場方向不同，所以磁感應強度不同，B錯誤；磁感線是封閉的曲線，在圓柱內磁感應強度不處處為零，C錯誤；c、d兩點處磁感線密集程度不同，c處磁感應強度較大，D錯誤.
A. 0 B. BIl
C. 2BIl
解析：bc段與磁場方向平行，不受安培力；ab段與磁場方向垂直，所受安培力為Fab＝BI·2l＝2BIl，則該導線受到的安培力為2BIl，故選C.
C
BIL　
0　
2. 安培力的方向
用左手定則判斷：
垂直　
電流　
拇指　
深化1　　安培力公式F＝IlB的理解
（1）B與I垂直.
（2）l是有效長度.
彎曲導線的有效長度l，等于連接彎曲導線兩端點線段的長度（如圖所示）；相應的電流沿直線由始端流向末端.
（3）安培力方向：左手定則判斷.
深化2　　安培力作用下導體運動的判定方法
電流元法 分割為電流元 安培力方向→整段導體所受合力方向→運動方向
特殊位置法 在特殊位置→安培力方向→運動方向
等效法
結論法 同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉到平行且電流方向相同的趨勢
轉換研究
對象法 先分析電流所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力
角度1　安培力的計算
A
角度2　通電導體在安培力作用下的運動
B
A. 不動 B. 順時針轉動
C. 逆時針轉動 D. 在紙面內平動
解析：方法一（電流元法）：把線圈L1沿水平轉動軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成由無數段直線電流元組成，電流元處在I2產生的磁場中，根據安培定則可知各電流元所在處的磁場方向，由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內，因此從左向右看，線圈L1將順時針轉動.
方法二（等效法）：把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環形電流I2的中心，小磁針的 N極應指向該點環形電流I2的磁場方向，由安培定則知I2產生的磁場方向在其中心處豎直向上，而L1等效成小磁針后，轉動前， N極指向紙內，因此小磁針的 N極應由指向紙內轉為向上，所以從左向右看，線圈L1將順時針轉動.
方法三（結論法）：環形電流I1、I2之間不平行，則必有相對轉動，直到兩環形電流同向平行為止.據此可得，從左向右看，線圈L1將順時針轉動.
A. 平行于紙面向上
B. 平行于紙面向下
C. 左半部分垂直紙面向外，右半部分垂直紙面向里
D. 左半部分垂直紙面向里，右半部分垂直紙面向外
C
解析：由安培定則判定導線b中電流產生的磁場方向如圖所示，由左手定則可判定導線a所受安培力方向如C選項所述，C正確.
三、安培力作用下的平衡與加速問題
BD
A. 通電后兩繩拉力變小
B. 通電后兩繩拉力變大
C. 安培力為πBIr
D. 安培力為2BIr
解析：通入電流之前，銅導線半圓環處于平衡狀態，根據平衡條件有2FT＝mg；通入
電流之后，半圓環受到安培力，由左手定則可判斷半圓環受到的安培力方向豎直向
下，根據平衡條件有2F'T＝mg＋F安，可知通電后兩繩的拉力變大，A錯誤，B正確；
半圓環的有效長度為2r，由安培力公式可知F安＝2BIr，C錯誤，D正確.
A
A. 1∶6 B. 1∶4
C. 1∶2 D. 1∶1
（1）安培力作用下的平衡問題與力學中的平衡問題分析方法是相同的，只不過多了安培力，關鍵仍是受力分析.
（2）視圖轉換：對于安培力作用下的力學問題，導體的電流方向及其受力方向往往分布在三維空間的不同方向上，這時應利用俯視圖、剖面圖或側視圖等，變立體圖為二維平面圖.如圖所示.
深化1　　安培力作用下的平衡問題
深化2　　求解與安培力有關的力學問題的一般步驟
（1）確定要研究的通電導體.
（2）按照已知力→重力→安培力→彈力→摩擦力的順序，對導體作受力分析.
（3）分析導體的運動情況.
（4）根據平衡條件、牛頓第二定律或動能定理等列式求解.
思維模型　應用力學觀點，能量觀點分析帶電導體在磁場中的運動.
角度1　安培力作用下的平衡問題
A
角度2　安培力作用下的加速問題
C
A. 導體棒向左運動
A. 增大 B. 減小
C. 先增大，后減小 D. 先減小，后增大
A
解析：對導體棒進行受力分析如圖所示，當磁場方向緩慢旋轉到水平方向，安培力方向緩慢從沿斜面向上旋轉到豎直向上，因光滑斜面對通電導體棒的支持力方向始終不變，導體棒的重力大小和方向也始終不變，初始時刻安培力沿斜面向上，與支持力方向垂直，此時安培力最小，所以隨著磁場方向的改變，若使導體棒始終保持靜止狀態，安培力的大小逐漸增大，直到等于導體棒的重力，而安培力F安＝BIL，所以磁感應強度一直增大，B、C、D錯誤，A正確.
限時跟蹤檢測
A級·基礎對點練
題組一　安培定則與磁場疊加
A. 2B0 B. B0
D
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A. 導線a、b相互排斥
B. 導線a、b相互吸引
C. x軸上有2個點的磁感應強度為零
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A. 2F B. 4F
D
題組二　安培力的分析與計算
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A. 通電后AB棒將要逆時針轉動（俯視）
B. 通電后AB棒將要順時針轉動（俯視）
C. 通電后瞬間線段O1O2間存在磁感應強度為零的位置
D. 通電后瞬間線段O1O2間不存在磁感應強度為零的位置
BD
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解析：通電后，根據安培定則可知CD棒產生逆時針方向的磁場（由C向D看），在O1B段磁場方向斜向左上方，在O1A段磁場方向斜向左下方，O1B段所受安培力垂直紙面向外，O1A段所受安培力垂直紙面向里，因此AB棒將要順時針轉動（俯視），A錯誤，B正確；在線段O1O2間，CD棒產生逆時針方向的磁場（由C向D看），AB棒產生逆時針方向的磁場（由B向A看），兩磁場方向垂直，根據磁場的合成可知不存在磁感應強度為零的位置，C錯誤，D正確.
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題組三　安培力作用下的平衡與加速問題
A. 三條邊a、b、c中電流大小相等
B. 兩次彈簧測力計示數F1＝F2
C
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A. 導體棒ab受到的摩擦力方向一定向右
B. 導體棒ab受到的安培力大小為5 N，方向水平向左
C. 重物重力G最小值是1.5 N
D. 重物重力G最大值是7.5 N
D
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B級·能力提升練
A. 導線abc受到的安培力最小為BIR
B. 導線abc受到的安培力大小可能為BIR
D. 導線abc受到的安培力方向始終垂直紙面向里
B
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B. 線框受到的安培力方向豎直向上
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9. 如圖所示，寬為L的固定光滑平行金屬導軌與水平面成α角，金屬桿ab水平放置在導軌上，且與導軌垂直，處于磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中.電源電動勢為E，當電阻箱接入電路的阻值為R0時，金屬桿恰好保持靜止.不計電源內阻、導軌和金屬桿的電阻，金屬桿始終與金屬導軌接觸良好，重力加速度為g.
（1）求金屬桿所受安培力的大小F.
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（2）求金屬桿的質量m.
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（3）保持磁感應強度大小不變，改變其方向，同時調整電阻箱接入電路的阻值R以保持金屬桿靜止，求R的最大值.
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