文档内容
第十章 磁场
近5年考情分析
考题统计
考点要求 等级要求 2022 2021 2020 2019 2018
上海卷·T17 ** 错误的表
上海卷·T15 达式 **卷
甲卷·T16
磁场的描述及 湖南卷·T3 北京卷·T8 ·T20
Ⅱ 浙江6月 Ⅰ卷·T17
安培力 乙卷·T18 江苏卷·T21
卷·T15
浙江1月卷·T7 浙江4月
甲卷·T25 卷·T7
辽宁卷·T8
Ⅰ卷·T18 Ⅰ卷·T24
磁场对运动电 广东卷·T7 乙卷·T16 海南卷·T13
Ⅱ Ⅱ卷·T24 Ⅱ卷·T17
荷的作用 浙江1月卷·T3 湖南卷·T16 江苏卷·T23
Ⅲ卷·T18
浙江6月卷·T22
** 错误的表
达式 **卷
·T25
** 错误的表
广东卷·T8 达式 **卷
甲卷·T25
带电粒子在组 甲卷·T18 ·T25
河北卷·T5 Ⅱ卷·T17
合场、叠加场 Ⅱ 浙江1月卷·T22 Ⅲ卷·T18 ** 错误的表
河北卷
中的运动 山东卷·T17 达式 **卷
·T14
湖南卷·T13 ·T24
北京卷·T18
天津卷·T27
浙江4月
卷·T22
物理观念：1.认识电路及其特点，理解电源电动势等重要概念；2.掌握焦耳定律、闭合电路
欧姆定律的应用．
科学思维：1.分析电路结构，判断电路有关问题；2.用闭合电路欧姆定律计算电路有关问
题．
核心素养
科学探究：1.善于发现问题，提出合理猜想、设计实验、分析论证、反思评估；2.通过创设
问题情境，激发探究欲望，提高实验探究能力．
科学态度与责任：1.树立安全用电、节约用电的思想意识；2.通过实验培养严谨认真、实事
求是和持之以恒的科学态度．
本章主要考查电流的磁效应、安培力、带电粒子在磁场中运动的问题，主要涉及各种电流产
生的磁场、安培力的大小和方向、带电粒子在洛伦兹力作用下的运动，主要体现在以下几方
面:
命题规律 (1)电流磁效应主要结合安培力的大小和方向、静电力平衡、安培力做功等问题考查。
(2)匀强磁场中带电粒子做圆周运动，主要涉及群发粒子的收集比例问题。
(3)带电粒子在复合场的运动主要涉及叠加和不叠加两种形式，主要考查轨迹多解问题和霍尔
效应、磁流体发电机等。2023年高考本着稳中有变的原则，考查重点不会有太大的变化.主要还是通过多解、分类讨论
等方式结合霍尔效应等难点考查科学推理、模型建构等核心素养。
备考策略 选择题一般考查磁场的基础知识和基本规律，难度不大:计算题主要是考查安培力、带电粒子
在磁场中的运动，以及与力学、电学、能量知识的综合应用，难度较大，较多的是高考的压
轴题。
【网络构建】
专题 10.1 磁场的描述及安培力
【网络构建】考点一 磁场描述及磁场的叠加
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力的作用．
(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向．
2．磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场强弱和方向．
(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.
二、磁感线及特点
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．
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)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较
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，客观上不存在．
3．电流周围的磁场
直线电流 通电螺线管 环形电流
的磁场 的磁场 的磁场
与条形磁铁的磁场相
环形电流的两侧是N
无磁极、非匀强且距 似，管内为匀强磁场
特点 极和S极且离圆环中
导线越远处磁场越弱 且磁场最强，管外为
心越远，磁场越弱
非匀强磁场
安培定
则三、磁场叠加问题的一般解题思路
(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．如图所
示为M、N在c点产生的磁场．
(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场．
考点 二 导体运动趋势的判断
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场分布情况，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.判断导体运动趋势常用方法
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
环形电流小磁针条形磁铁
等效法
通电螺线管多个环形电流
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
结论法
平行且电流方向相同的趋势
转换研究 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体
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，从
对象法 而确定磁体所受合力及运动方向
考点 三 安培力作用力下的平衡或加速问题
1．安培力
公式F＝BIL中安培力、磁感应强度和电流两两垂直，且L是通电导线的有效长度．
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 ⊥I，如图所示．
安(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解．
高频考点一 磁场描述及磁场的叠加
例1、如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直于纸面向外、大小为I的恒定电流，两导
1
线连线(水平)的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关
于右边导线中的电流I，下列判断正确的是( )
2
A．II，方向垂直于纸面向外
2 1
C．II，方向垂直于纸面向里
2 1
【答案】B
【解析】小磁针静止时N极方向平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I在该处形成的磁场方向
1
向上，则I在该处形成的磁场方向向下，且大于I在该处形成的磁场，由安培定则可知I方向垂直于纸面
2 1 2
向外且I>I。
2 1
【变式训练】如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与
磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线
框LMN受到的安培力的大小为( )
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
【答案】B
【解析】设三角形边长为l，通过导体棒MN的电流大小为I，则根据并联电路的规律可知通过导体棒ML和
LN的电流大小为，如图所示，依题意有F＝BlI，则导体棒ML和LN所受安培力的合力为F＝BlI＝F，方向
1与F的方向相同，所以线框LMN受到的安培力大小为
F＋F＝1.5F，选项B正确．
1
高频考点二 导体运动趋势的判断
例2、一个可以自由运动的线圈L 和一个固定的线圈L 互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图
1 2
所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L 将( )
1
A．不动 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．在纸面内平动
【答案】 B
【解析】 法一：电流元分析法
把线圈L 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 L 产生的磁
1 2
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
均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L 将顺时针转动．
1
法二：等效分析法
把线圈L 等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I 的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I 的磁
1 2 2
场方向，由安培定则知I 产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L 等效成小磁针后，转动前，N极指向
2 1
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L 将顺时针转动．
1
法三：结论法
环形电流I 、I 之间不平行，由于两不平行的电流的相互作用，则两环必有相对转动，直到两环形电流同
1 2
向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L 将顺时针转动．
1
【变式训练】如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂
直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是( )
A．线圈向左运动 B．线圈向右运动
C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动【答案】A
【解析】.法一：电流元法．
首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看做一直线电流元，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安
培力情况如图甲所示．根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动．只有选项 A
正确．
法二：等效法．
将环形电流等效成小磁针，如图乙所示，根据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，A正确．也可将左侧
条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”，也可判断出线圈向左运动．
高频考点三 安培力作用力下的平衡或加速问题
安培力作用下导体的平衡问题
例3、如图所示，两平行光滑金属导轨MN、PQ间距为l，与电动势为E、内阻不计的电源相连，质量为
m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为 θ，回路其余电阻不
计．为使ab棒静止，需在空间施加一匀强磁场，其磁感应强度的最小值及方向分别为( )
A．，水平向右 B.，垂直于回路平面向上
C．，竖直向下 D.，垂直于回路平面向下
【答案】D.
【解析】以导体棒为研究对象，受力分析如图所示，由金属棒ab受力分析可知，为使ab棒静止，ab受到沿斜面向上的安培力作用时，安培力最小，此时对应
的磁感应强度也就最小，由左手定则可知此时磁场方向垂直于回路平面向下，再由平衡关系可知 IlB＝
mgsin θ，其中I＝，可得磁感应强度B＝，故选项D正确．
【变式训练】如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面
上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以
电流为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的
说法正确的是( )
A．方向竖直向上 B．大小为
C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移
D．若使b下移，a将不能保持静止
【答案】ACD
【解析】由安培定则可知b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向应竖直向上，A正确．a的受力如图
甲所示．
tan 45°＝＝，所以B＝，B错误．b无论上移还是下移，b在a处的磁感应强度均减小，若上移，a的受力
如图乙所示．上移过程中F 逐渐减小，F 先减小后增大，两个力的合力等于mg，可见b适当上移，a仍
N 安
能保持静止，故C正确．若使b下移，导体棒中的安培力减小，根据受力平衡条件，当 a受的安培力方向
顺时针转动时，只有变大才能保持平衡，故a将不能保持静止，D正确．
安培力作用下导体的加速问题
例4、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水平轨道上的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MN
＝OP＝1 m，则下列说法中正确的是( )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/s2D．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
【答案】D
【解析】.金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F ＝BIL＝0.5×2×0.5 N＝0.5 N，金属细杆开
安
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，安培力做功
W ＝F ·(MN＋OP)＝1 J，重力做功W ＝－mg·ON＝－0.5 J，由动能定理得W ＋W ＝mv2，解得金属细
安 安 G 安 G
杆运动到P点时的速度大小为v＝ m/s，选项B错误；金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为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和水平向右的安培力F ，由牛顿第
安
二定律得F－F ＝，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
安
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．
【变式训练】如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属
棒PQ放在导轨上，使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放
金属棒PQ使其运动．已知电流I随时间变化的关系为I＝kt(k为常数，k>0)，金属棒PQ与导轨间的动摩擦
因数一定．以竖直向下为正方向，则下面关于金属棒 PQ的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中，可
能正确的是( )
【答案】B
【解析】因为开始时金属棒PQ加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做
加速度逐渐减小的变加速运动，然后加速度方向向上，加速度逐渐增大，做加速度逐渐增大的变减速运动，
故A错误，B正确；根据牛顿第二定律得，金属棒PQ的加速度a＝，F＝μF ＝μF ＝μBIL＝μBLkt，联立
f N A
解得加速度a＝g－，与时间成线性关系，故C错误；t＝0时刻无电流，无安培力，只有重力，加速度竖直
向下，为正值，故D错误．
