1、09 磁场 考纲解读 考情动态 201820172016 卷25.带电粒子在组合场中的运动19.安培定则 左手定则15.带电粒子在复合场中的运动、质谱议卷20.磁感应强度的合成 安培定则25带电粒子在复合场中的运动18.带电粒子在圆形磁场中的运动21安培力 左手定则18.带电粒子在圆形磁场中的运动卷24.带电粒子在磁场中的偏转18.磁感应强度的合成、安培定则24带电粒子在磁场中的运动18.带电粒子在有界磁场中的运动第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用 知识架构 答案 1.FIL T N 磁感应强度 闭合 安培2BIL 0 左手基础自测 1判断正误(1)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试
2、探电流元所受磁场力的方向一致()(2)小磁针 N 极所指的方向就是该处磁场的方向()(3)安培力可能做正功，也可能做负功()(4)通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大()(5)通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大()(6)磁感应强度的大小跟放在磁场中的通电导线受力的大小无关()(7)一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零()(8)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2(多选)指南针是我国古代四大发明之一关于指南针，下列说法正确的是()A指南针可以仅具有一个磁极B指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C指南针的指向
3、会受到附近铁块的干扰D在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转解析：指南针是一个小磁体，具有 N、S 两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的 N极指向地理的北极，选项 A 错误，选项 B 正确因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项 C正确在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项 D 错误 答案：BC3下列关于磁感应强度的说法中，正确的是()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
4、B小磁针 N 极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大D一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零解析：某处磁感应强度的方向就是小磁针 N 极受磁场力的方向或是小磁针静止时 N极的指向，与通电导体放在该处受磁场力的方向不同，A 错，B 对通电导线在磁场中的受力大小与磁感应强度大小和它相对于磁场方向的放置都有关系，C 错一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，可能是由于该处磁感应强度为零，也可能是导线与磁场平行放置，D 错 答案：B4下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()解析：由左手定则判断可知，只有 C 对，故选
5、C.答案：C考点突破 对磁感应强度的理解(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式 BFIL认为 B 与 F 成正比，与IL 成反比(2)测量磁感应强度时一小段通电导线必须垂直磁场放入，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(3)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【典例 1】关于磁感应强度 B，下列说法中正确的是()A磁场中某点 B 的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B磁场中某点 B 的方向，跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致C若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用，该点 B 值大小为零
6、D在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大【解析】磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处的磁感应强度为一恒量，其大小可由 BFIL计算，与试探电流元的 F、I、L 的情况无关，A 错磁感应强度的方向规定为小磁针 N 极所受磁场力的方向，与放在该处的电流元受力方向垂直，B 错当试探电流元的方向与磁场方向平行时，电流元所受磁场力虽为零，但磁感应强度却不为零，C错磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，磁感线越稀疏的地方，磁感应强度越小，故 D 正确【答案】D变式训练 1(2019 年广西南宁二中等三校联考)磁场中某区域的磁感线如图 911 所示，则()图 911
7、A同一通电导线放在 a 处受到的磁场力一定比放在 b 处受到的磁场力大B同一通电导线放在 a 处受到的磁场力一定比放在 b 处受到的磁场力小Ca、b 两处的磁感应强度的大小不等，BaBb解析：a 处的磁感线比 b 处稀疏，则 a 处的磁感应强度比 b 处的小，所以 BaBb，故C 正确，D 错误；当将同一通电导线放入磁场中，由于受到放置角度的限制，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大，平行磁场时受到的磁场力为零，故虽然 BaBb，但是无法比较通电导线受到的磁场力的大小，故 A、B 错误 答案：C1安培定则的应用(1)在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”因果磁场原因
8、(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指(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特点无磁极、非匀强、且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场环形电流的两侧是 N 极和 S 极，且离圆环中心越远，磁场越弱安培定则立体图横截面图纵截面图2.磁场的叠加(1)磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同、利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解(2)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图 912【典例 2】(2019 年海南文昌中学期中)在磁
9、感应强度为 B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里如图 912 所示，A、B、C、D 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()AB、D 两点的磁感应强度大小相等BA、B 两点的磁感应强度大小相等CC 点的磁感应强度的值最大DB 点的磁感应强度的值最大【解析】根据安培定则可得通电直导线在 A、B、C、D 四点产生的磁感应强度大小相等，设为 B1，而通电直导线在 B 点产生的磁感应强度方向为水平向左，在 D 点产生的磁感应强度方向为水平向右，则 B、D 两点的磁感应强度大小为 B B21B20，大小相等，A 正确；通电直导线在 A 点产生的磁感
10、应强度方向为竖直向上，则 A 点的磁感应强度为BAB1B0，B 错误；通电直导线在 C 点产生的磁感应强度方向为竖直向下，则 C 点的磁感应强度大小为 BC|B1B0|，C 点的磁感应强度的值最小，C 错误；由以上分析可知 A点的磁感应强度的值最大，D 错误故选 A.【答案】A变式训练 2(2018 年高考课标全国卷)(多选)如图 913，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线 L1、L2，L1 中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1 的正上方有 a、b 两点，它们相对于 L2 对称整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外已知 a、b 两点的磁感应强度大小分
11、别为13B0 和12B0，方向也垂直于纸面向外则()图 913A流经 L1的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 712B0B流经 L1的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 112B0C流经 L2的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 112B0D流经 L2的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 712B0解析：原磁场、电流的磁场方向如图 914 所示，由题意知 图 914在 b 点：12B0B0B1B2 在 a 点：13B0B0B1B2 由上述两式解得 B1 712B0，B2 112B0.答案：AC变式训练 3(2017 年高考课标全国卷)(多选)如图 915 所示，三根相互平行的固定长直
12、导线 L1、L2和 L3 两两等距，均通有电流 I，L1 中电流方向与 L2中的相同，与 L3中的相反，下列说法正确的是()图 915A.L1 所受磁场作用力的方向与 L2、L3 所在平面垂直B.L3 所受磁场作用力的方向与 L1、L2 所在平面垂直C.L1、L2 和 L3 单位长度所受的磁场作用力大小之比为 11 3D.L1、L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 3 31解析：由安培定则可判断出 L2在 L1处产生的磁场(B21)方向垂直 L1和 L2的连线竖直向上，L3在 L1处产生的磁场(B31)方向垂直 L1和 L3的连线指向右下方，根据磁场叠加原理，L3和 L2在 L1处产
13、生的合磁场(B 合 1)方向如图 916 甲所示，根据左手定则可判断出 L1所受磁场作用力的方向与 L2和 L3的连线平行，选项 A 错误；同理，如图 916 乙所示，可判断出 L3所受磁场(B 合 3)作用力的方向(竖直向上)与 L1、L2所在的平面垂直，选项 B 正确；同理，如图 916 丙所示，设一根长直导线在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为 B，根据几何知识可知，B 合 1B，B 合 2B，B 合 3 3B，由安培力公式可知，L1、L2 和 L3 单位长度所受的磁场作用力大小与该处的磁感应强度大小成正比，所以 L1、L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 11 3，选项
14、 C 正确，D 错误 图 916答案：BC1安培力的方向特点 FB，FI，即 F 垂直于 B 和 I 决定的平面注意：B 和 I 可以有任意夹角2通电导线在安培力作用下运动的判断方法 电流元法把整段导线分为直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁体或多个环形电流，反过来等效也成立特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向结论法同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转动到平行且电流方向相同的趋势
15、转换研究对象法分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体产生的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【典例 3】如图 917 所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当通入图示方向电流 I 时，导线的运动情况是(从上往下看)()图 917A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【解析】根据如图 918 甲所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况将导线 AB 从 N、S 极的中间 O 分成 AO，BO 两段，由左手定则可得 AO 段受安培力方向垂直纸面
16、向外，BO 段受安培力的方向垂直纸面向里，可见从上向下看，导线 AB 将绕 O 点逆时针转动 图 918再根据导线转过 90时的特殊位置判断其上下运动情况，如图 918 乙所示，导线 AB 此时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动由上述两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使AB 逆时针转动的同时还要向下运动故选 C.【答案】C【典例 4】两条直导线相互垂直，如图 919 所示，但相隔一小段距离，其中一条 AB 是固定的，另一条 CD 能自由转动，当电流按如图所示的方向通入两条导线时，CD导线将()图 919A顺时针方向转动，同时靠近导线 ABB逆时针方向转动，同时离开
17、导线 ABC静止不动D逆时针方向转动，同时靠近导线 AB【解析】分析出导线 AB 产生的磁感应强度方向为右进左出，由于两导线间有距离，导线 CD 左半边所处磁场磁感应强度可分解为垂直纸面向外和水平向右两个分量，导线CD 右半边所处磁场磁感应强度可分解为垂直纸面向里和水平向右两个分量根据左手定则可知：开始时，导线 CD 的左半边受到向下的安培力，而其右半边受到向上的安培力，所以导线 CD 将沿逆时针方向转动，旋转过程中，导线 CD 受到的安培力具有指向导线 AB的分量，使得导线 CD 在转动的同时靠近导线 AB，D 正确【答案】D变式训练 4 如图 9110 所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁
18、铁 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是()图 9110A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解析：将环形电流等效成一条形磁铁，根据异名磁极相互吸引知，线圈将向左运动，选项 A 正确也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相吸引，反向电流相排斥”，可判断出线圈向左运动故 A 正确 答案：A变式训练 5 一个可以自由运动的线圈 L1和一个固定的线圈 L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图 9111 所示的电流时，从左向右看，则线圈L1 将()图 9111A不动B
19、顺时针转动C逆时针转动D向纸面内平动解析：法一：利用结论法 环形电流 L1、L2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得 L1的转动方向应是：从左向右看线圈 L1顺时针转动 法二：等效分析法 把线圈 L1 等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流 I2 的中心，通电后，小磁针的N 极应指向该点环形电流 I2的磁场方向，由安培定则知 I2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而线圈 L1 等效成小磁针后转动前，N 极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向右看，线圈 L1顺时针转动 法三：直线电流元法 把线圈 L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电
20、流元处在 L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸里，因此从左向右看线圈 L1顺时针转动故选 B.答案：B 1安培力(1)FBIL，其中安培力、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)弯曲导线的有效长度等于连接两端点线段的长度相应的电流沿 L 由始端流向末端，如图 9112 所示图 91122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 安I.(3)列平衡方程
21、或牛顿第二定律方程进行求解【典例 5】如图 9113 所示，一个边长为 L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中若通以图示方向的电流(从 A 点流入，从 C 点流出)，电流大小为 I，则金属框受到的磁场力为()图 9113A0 BILBC.43ILB D2ILB【解析】金属框三边电阻相同，则 AC、ABC 两段导线上流过的电流分别为23I 和13I，导线 ABC段的有效长度为 2Lsin30L，所以该正三角形金属框受到的安培力大小为23ILB13ILBILB，故 B 正确【答案】B【典例 6】(多选)如图 9114 所示，质量为 m、长为 L 的导体棒 MN 电阻为
22、 R，初始时刻静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为 E，内阻不计匀强磁场的磁感应强度为 B，其方向与轨道平面成 角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则()图 9114A导体棒向左运动B开关闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为BELRC开关闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为BELsinRD开关闭合瞬间导体棒 MN 的加速度为BELsinmR【解析】磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力 FBILBELR，方向为垂直于磁场方向与导线方向所确定的平面斜向下，且有水平向右的分量，导体棒将向右运动，A、C 错误，B 正确；导体棒所受的合力 F 合Fcos(90)Fsin，由 aF合m 得 aBELsin
23、mR，D 正确【答案】BD变式训练 6(2019 年天津和平区期末)如图 9115 所示，在倾角为 的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为 L，质量为 m 的直导体棒当导体棒中的电流 I 垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可加平行于纸面的匀强磁场，下列有关磁场的描述中正确的是()图 9115A若磁场方向竖直向上，则 BmgtanILB若磁场方向平行斜面向上，则 BmgsinILC若磁场方向垂直斜面向下，则 BmgsinILD若磁场方向垂直斜面向上，则 BmgcosIL解析：若磁场方向竖直向上，导体棒受力如图 9116，Fmgtan，所以 BmgtanIL，A 正确；B、C 项中导体棒不能静止
24、，选项 B、C 错误；若磁场垂直斜面向上，则 BmgsinIL，选项 D 错误图 9116 答案：A变式训练 7 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图 9117 所示，利用这种装置可以把质量为2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽2 m，长为 100 m，通过的电流为 10 A，求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度大小和磁场力的最大功率(轨道摩擦不计)图 9117解析：电磁炮在安培力的作用下，沿轨道做匀加速运动因为通过 100 m 的位移加速至 6 km/s，利用动能定理可得 F 安sEk，即 BILs12mv20.代入数据可得 B18 T.运动过程中，
25、磁场力的最大功率为 PFvmBILvm2.16106 W.答案：18 T 2.16106 W规律方法 1求解有关磁感应强度问题的三个关键(1)磁感应强度由磁场本身决定(2)合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)(3)牢记判断电流的磁场的方法安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型2分析安培力问题的两个关键(1)立体图转化为平面图：在三维空间无法准确画出受力图示时，通过画俯视图、剖面图或侧视图，将立体图转化为平面图(2)确定安培力的方向：用左手定则判断安培力的大致方向，根据安培力方向跟磁场和电流都垂直，确定安培力准确方向和相关角度针对训练 温示提馨请做：课时作业40 （点击进入）word板块
