文档文本内容
08直击课堂
08 目标确认
1.知道磁场的客观存在，熟悉一些常见磁场的特点。
2.理解磁感应强度的叠加。
3.理解安培力的概念，会解决安培力与力学结合的相关问题。
知识引航
高二物理课改暑期菁英班第六
高二物理课改暑期菁英班第六
讲安培力
讲安培力
直击课堂
直击课堂
学习目标
学习目标
知识引航
知识引航
公元前
年，秦始皇统一中国后，在他的都城(今陕西省咸阳市东南)建造了一座富丽堂皇的阿房宫。为了防备刺
客进入皇宫，他专门叫人把宫殿的大门做成磁石的，还特意起了个名字叫慈石门。慈石门能吸铁，他以为这样可以
防备刺客破门而入。刺客若是佩带用铁制的刀枪利剑或穿着铁甲进宫，就会被慈石门吸住，然后被抓起来。当然，
这个传说有点夸张，不过它说明，当时我们的祖先已经发现了磁石具有吸铁的能力，并已经开始大量开采使用了。
模块
模块1：模块一磁现象
：模块一磁现象
素材
knowledge combing
模块一 磁现象
知识点睛
知识点睛
1.磁现象、电流的磁效应
磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。磁体周围存在磁
场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用接触就能发生作用。
年，奥斯特观察到电流能使磁针偏转，发现电流与磁体间存在相互作用，把电与磁联系起来。正像电荷之间
的相互作用是通过电场发生的，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用，是
通过磁场发生的。
2.磁感应强度
在研究电场的时候，我们研究检验电荷在电场中的受力情况，确定了一个叫电场强度的物理量，用来描述电场强
弱。与此类似，我们分析磁体或通电导线在磁场中所受的力，可以找出表示磁场强弱和方向的物理量，我们把它叫
做磁感应强度。
磁感应强度是矢量，既有大小又有方向，如同电场一样，在叠加时符合矢量运算法则。
磁感应强度是矢量，既有大小又有方向，如同电场一样，在叠加时符合矢量运算法则。
(1)方向：小磁针静止时
极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。
221
1820
N
(2)大小：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度
成正比，又与导线中的电流成正比，即与
和
的乘积成正比，即
。用公式表示就是
。式中
为比例系数是我们寻找的表征磁场强弱的物
理量——磁感应强度。由此，在导线与磁场垂直的情况下(如下图所示)，有
(3)单位：国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号
。
3.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，这样的曲线就叫做磁感
线。利用磁感线可以形象地描述磁场，具体特点如下：
(1)磁感线越密集的地方，磁感应强度越大。
(2)磁感线是闭合的，磁体外部磁感线由
极指向极，内部由极指向
极。
4.几种常见的磁场
⑴条形磁铁、蹄形磁铁
⑵直线电流、环形电流、通电螺线管
安培定则：
直线电流：右手大拇指指向电流方向，四指弯曲方向即为磁感线的环绕方向。
环形电流(通电螺线管)：右手四指指向电流环绕方向，大拇指的指向即为中心轴线上磁感线的方向。
L
I
I
L
F ∝IL
F = ILB
B
B =
IL
F
T
N
S
S
N
⑶地磁场
地球的磁场与条形磁铁相似，主要特点有以下三点：
①地磁场的
极在地球南极附近，极在地球北极附近，磁感线如图所示。
②地磁场
的水平分量
总是从地球的南极指向地球的北极，而竖直分量
则南北相反，在南半球垂直地面向
上，在北半球垂直地面向下。
③在赤道附近，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北。
1 关于磁场，下列说法正确的是（ ） 86%
A. 其基本性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用
B. 磁场看不见摸不着，实际上不存在而是人们假想出来的一种物质
C. 磁场是客观存在的一种特殊的物质形态
D. 磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
N
S
B
B
x
B
y
例题1
考法：达标检测
1 下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是（ ） 56%
A. 某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向
B. 小磁针极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
C. 垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D. 磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
1 如图所示，直导线
、螺线管、电磁铁
三者相距较远，其磁场互不影响，当开关闭合后，则小磁针北极
(黑色一端)指示磁场方向正确的是（ ）
37%
A.
B.
C.
D.
例题2
N
例题3
AB
E
D
S
N
a
b
c
d
例题4
1 在匀强磁场中某处放一个长度为
、通电电流
的直导线，测得它受到的最大磁场力
，
其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则处磁感应强度的大小为（ ） 76%
A. 零
B.
C.
D.
1 如图所示为通电螺线管产生的磁场，关于、两点磁感应强度的描述，下列说法正确的是（ ）
74%
A. 大小相等，方向相同
B. 大小相等，方向不同
C. 大小不等，方向相同
D. 大小不等，方向不同
考法：达标检测
1 下列各图中，已标出电流及电流的磁场方向，(
图表示通电环形导线产生的磁场，“ ”表示导线中电流的方向垂
直于纸面向里，“ ”表示导线中电流的方向垂直于纸面向外)其中正确的是（ ）
P
L = 20cm
I = 0.5A
F = 10N
P
0.1T
1T
100T
例题5
a
b
例题6
B
⊗
I
⊙
I
76%
A. A
B. B
C. C
D. D
1 如图所示，、、为纸面内等边三角形的三个顶点，在、两顶点处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中
通有大小相等的恒定电流，方向垂直于纸面向里，则点的磁感应强度
的方向为（ ）
63%
A. 与
边平行，向上
B. 与
边平行，向下
C. 与
边垂直，向右
D. 与
边垂直，向左
例题7
a
b
c
a
b
c
B
ab
ab
ab
ab
1 下列说法正确的是（ ） 86%
A. 地球是一个巨大的磁体，其极在地理南极附近，极在地理北极附近
B. 地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下
C. 地球的周围存在着磁场，地磁的两极与地理的两极重合
D. 在地球表面各点磁场强弱相同
模块
模块2：模块二安培力
：模块二安培力
素材
knowledge combing
08 模块二 安培力
电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。与传统大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是
利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程，电磁炮的动力就是我们
本节课所要研究的内容。
1.安培力
⑴定义：通电导线在磁场中受到的力
⑵方向：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；让磁感线从掌心进入，并使四指
指向电流的方向，这时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。这就是判定通电导线在磁场中受
力方向的左手定则。
⑶大小：垂直于磁场
放置、长为
的一段导线，当通过的电流为时，它所受的安培力
为：
。
当磁感应强度
的方向与导线的方向平行时，导线受力为。当磁感应强度
的方向与导线方向成角时如下图所
示，它可以分解为与导线垂直的分量
和与导线平行的分量
例题8
N
S
B
L
I
F
F = ILB sinθ
B
0
B
θ
B
2
B
1
【注意】在计算安培力大小时，有时题目中给的夹角 并不是磁场与电流间的夹角，而是这个夹角的余角，此种情
况三角函数应为余弦。
2.关于安培力的两个结论
⑴电流与磁场不垂直时，可把磁感应强度分解为平行电流方向和垂直电流方向两个方向的分量，其中平行电流方向
的磁场不产生安培力，垂直于电流方向的磁场安培力的计算可用左手定则和
。
⑵导线是弯曲的时候，可用一条从起点到终点的直导线来等效替代原导线，来计算整根导线所受的安培力，电流不
变。
1 画出如图所示中各磁场对通电导线的安培力的方向。
考法：达标检测
θ
F = ILB
例题9
演练1
1 如图所示，下列图中的通电导线在磁场中受力正确的是（ ）
75%
A. A
B. B
C. C
D. D
1 在一根长为
的直导线中通入
的电流，将导线放在磁感应强度为
的匀强磁场中，则导线受到的安培力的
大小可能是（ ） 83%
A.
B.
C.
D.
1 根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示，把
待发射炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿
例题10
0.2m
2A
0.5T
0.4N
0.2N
0.1N
0
例题11
导轨加速运动，并以某一速度发射出去。现要提高电磁炮的发射速度，你认为下列方案在理论上可行的是（ ）
77%
A. 增大磁感应强度
的值
B. 增大电流的值
C. 减小磁感应强度
的值
D. 改变磁感应强度
的方向，使之与炮弹前进方向平行
1 如图所示，长为
的直导线折成边长相等、夹角为
的形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应
强度为
，当在该导线中通以电流强度为的电流，该形通电导线受到的安培力的大小为（ ）
80%
A.
B.
C.
D.
B
I
B
B
例题12
2l
60∘
V
B
I
V
0
0.5ILB
ILB
2ILB
1 如图所示，在匀强磁场区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放了一根长为、质量为
的导线，当通以如图方向的
电流后，导线恰好能保持静止，则磁感应强度
满足 （ ）
52%
A.
，方向水平向左
B.
，方向垂直纸面向外
C.
，方向沿斜面向上
D.
，方向竖直向下
模块
模块3：当堂总结
：当堂总结
素材
knowledge combing
08课堂总结
例题13
L
m
I
B
B =
IL
mg
B =
IL
mg sin θ
B =
IL
mg cos θ
B =
IL
mg tan θ
模块
模块4：秋季你会遇见
：秋季你会遇见
某同学设计了一个测量物体质量的电子装置，其结构如图甲、乙所示。
形磁铁的两侧为极，中心为
极，可认为
只有磁极间存在着磁感应强度大小均为
的匀强磁场。一边长为
横截面为正方形的线圈套于中心磁极，线圈、骨架
与托盘连为一体，总质量为
，托盘下方连接一个轻弹簧，弹簧下端固定在磁极上，支撑起上面的整个装置，线
圈、骨架与磁极不接触。线圈的两个头与外电路连接(图上未标出)。当被测量的重物放在托盘上时，弹簧继续被压
缩，托盘和线圈一起向下运动，之后接通外电路对线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，此时由对
应的供电电流可确定重物的质量。已知弹簧劲度系数为，线圈匝数为，重力加速度为。问:
1 当线圈与外电路断开时，以不放重物时托盘的位置为位移起点，竖直向下为位移的正方向。试在图丙中画出，托
盘轻轻放上质量为
的重物后，托盘向下运动过程中弹簧弹力的大小与托盘位移的关系图象，再根据上面得到的
图象，求从托盘放上质量为
的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹簧弹力所做的功
。
2 当线圈与外电路接通时，通过外电路给线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。若线圈能够承受
的最大电流为，求该装置能够测量的最大质量
。
例题14
E
S
N
B
L
m0
k
n
g
m
F
x
F −x
m
W
I
M
3 在线圈能承受的最大电流一定的情况下，要增大质量的测量范围，可以采取哪些措施？(至少答出种)
08 理科大视野
奥斯特，全名汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(1777年8月14日-1851年3月9日)，丹麦物理学家、化学家。1820年发现了电
流的磁效应，他的重要论文在1920年整理出版，书名是《奥斯特科学论文》。1777年8月14日生于兰格朗岛鲁德乔
宾的一个药剂师家庭。1794年考入哥本哈根大学，1799年获博士学位。1801～1803年去德、法等国访问，结识了
许多物理学家及化学家。1806年起任哥本哈根大学物理学教授，1815年起任丹麦皇家学会常务秘书。1820年因电
流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。1829年起任哥本哈根工学院院长。1851年3月9日在哥本哈根
逝世。
他曾对物理学、化学和哲学进行过多方面的研究。由于受康德哲学与谢林的自然哲学的影响，坚信自然力是可以相
互转化的，长期探索电与磁之间的联系。1820年4月终于发现了电流对磁针的作用，即电流的磁效应。同年7月21
日以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动，导
致了大批实验成果的出现，由此开辟了物理学的新领域──电磁学。
他是一位热情洋溢重视科研和实验的教师，他说：“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实
验开始的”，因而受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者，1824年倡议成立丹麦科学促进协
会，创建了丹麦第一个物理实验室。
2
理科大视野
理科大视野
1908年丹麦自然科学促进协会建立“奥斯特奖章”，以表彰做出重大贡献的物理学家。1934年以“奥斯特”命名CGS单
位制中的磁场强度单位。1937年美国物理教师协会设立“奥斯特奖章”，奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。
