1、高考资源网提供高考试题、高考模拟题，发布高考信息题本站投稿专用信箱：ks5u，来信请注明投采纳，待遇从优稿，一经第十一章 磁 场第一讲：磁场的描述考点归纳分析一、磁场：磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质。磁场的基本特性是对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间都有是通过磁场发生相互作用的。二、磁感应强度（B）是从力的角度描述磁场性质的矢量。1、大小：。式中的F为电流I与磁场方向垂直时的磁场力（此时的磁场力最大，电流I与磁场方向平等时磁场力为零），L为通电导体的长度。2、单位：特斯拉，符号为T。1T。3、方向：小磁针N极所受
2、磁场力的方向，即小磁针静止时N极的指向，也即磁场的方向。4、注意：B是表征磁场本身性质的物理理，与I、L和F的大小均无关，与某点放不放通电导线无关，仅与产生磁场的磁体或电流有关。三、磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的曲线方向亦即该点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。1、磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向就该点的磁场方向。2、磁感线不相交、不相切、不中断、是闭合曲线。在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。3、磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型，在磁场中并不真的存在，不可认为有磁感线的地方才有磁场，没有磁感线的地主
3、没有磁场。4、在永磁体的磁场和电流的磁场中，磁感线在空间都是立体分布的，为了能正确地分析和解答各种磁场问题，不仅就熟悉条开磁体、蹄开磁体、直线电流、通电螺线管、地磁场等几种典型磁场的磁感线分布，学要善于将磁感线分布的空间图转化为不同方向的平面图，如正视图、俯视图、侧视图和相应的剖视图。四、地磁场地球的磁场与条形磁体的磁场相似，主要特点有：1、地磁场的N极在地球南极附近、S极在地球北极附近。2、地磁场的磁感应强度B的水平分量（BX），总是从地球南极指向北极；而竖直分量（By）南半球与北半球相反，在南半球竖直向上，在北半球竖直向下。3、在赤道平面（即地磁场的中性面）上，距离地球表面相等的各点，磁感
4、应强度相等，且方向水平。五、电流的磁场和安培定则电流在其周围的空间能形成磁场，磁感应强度的大小跟电流强度成正比。1、直流电流的磁场：磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，其方向用安培定则判定：右手握住通电导线，大拇指指向电流方向，其余四指指向磁感线的环绕方向离通电导线越远，磁场越弱。2、通电螺线管的磁场：与条形磁铁相似，有N、S极，可用安培定则判定：右手握信螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向为螺线管的N极，通电长螺线管内部为匀强磁场。3、环形电流的磁场：可视为单匝螺线管，判定方法与螺线管相同，也强将其视为由许多很短的直线电流组成，可用直线电流的安培定则判定。六、匀强磁场磁感应强度的大小
5、处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。匀强磁场中的磁感线的分布均匀、方向相同的平行直线。距离很近的两个异名磁级之间的磁场和通电螺线管内部的磁场（边缘部分除外），都可以认为是匀强磁场。七、磁现象的电本质1、最早揭示磁现象电本质的是安培提出的分子电流假设。（1）在原子、分子在有一种环形电流叫分子电流。分子电流就是一个小磁体，它的两侧相当于两个磁极。（2）条形磁铁的磁场和通电螺线管的磁场很相似的原因，就是因为条形磁铁产生的磁场，可以看做是大量分子的电流产生的，就像通电螺线管是由好多环形电流组成的一样。（3）磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，而电流又是电荷的定向移动，所以概括起来讲，磁铁和电流产生
6、磁场的本质都一样，却：运动电荷可以产生磁场。2、安培分子电流假说可解释以下几种现象：（1）软铁棒被磁化：当铁棒受到外界磁场的作用时，它内部的分子电流取向变得大致辞相同铁棒被磁化，两端对外界显示出较强的磁作用，形成磁极。（2）磁铁受到高温或猛烈的敲击会失去磁性，磁体受到高温或猛烈的敲击时，分子电流 在激烈的热运动或机械振动的影响下，邓向双变得杂乱了，从而失去了磁性。3、磁性材料：（1）磁性材料的分类：顺磁性物质、抗磁性物质和铁磁性物质。通常所说的磁性材料是指铁磁性物质（强磁性）。强磁性材料按照去磁难易程度又分为硬磁性材料和软磁性材料。（2）磁性材料的应用十分广泛，包括磁带、录像带、计算机磁盘、电
7、话磁卡，以及医学上利用磁疗治心血管疾病等。重难点讲解一、电流磁场的方向判定安培定则是记忆电流方向与磁场方向关系的一种方法，是一个实验规律。应用它可以判断直线电流及通电螺线管周围磁感线的分布。在应用安培右手螺旋定则，判定直线电流和通电螺线管（环形电流可袖为单匝螺线管）的磁场方向时，应注意分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场方向时，拇指“原因”；电流方向；四指指“结果”；磁场绕向，在判定通电螺线管磁场方向时，四指指“原因”：电流绕向；拇指指“结果”：螺线管内部沿中心轴线的磁感线方向，即指螺线管的N极。二、磁感应强度。磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，与放入的导线 的长短即L的大
8、小、电流强度I的大小无关，与电流受的力也无关，即便不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在。因此不能说B与F成正比，或B与IL成反比。磁感应强度B是矢量，遵守矢量分解合成的平行四边形定则。注意磁感应强度的方向就产该处的磁场方向，并不是该处电流的受力方向。三、典型磁场分布要熟记通电直导线、通电导线环、通电螺线管、条形磁铁、蹄形磁铁磁场的各种平面图及立体图磁感线的分布，掌握安培定定则（右手螺旋定则）的应用。第二讲：磁场对电流的作用考点归纳分析一、磁场对电流的作用力叫安培力1、安培力大小：当BI时，F=BIL（最大）当BI时，F=0（最小）2、安培力的方向由左手定则判定，注意安培力总垂直于电流方向和
9、磁场方向决定的平面。不受磁感应强度B和电流I是否垂直的限制。3、该公式一般适用于匀强磁场，或通电导线所在区域的B大小和方向相同。4、安培力表达式中，若载流导体是弯曲导线，且导线所在平面与磁感应强度方向垂直，则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度。二、磁场对通电线圈的作用通电线圈在磁场中将会受到磁力矩作用而发生转动。M=NBIS。三、电流表提工作原理1、磁电式电流表的构造特点：（1）磁场特点：磁铁的铁芯间磁场是辐向分布的。（2）安培力特点：无论线圈转到何角度，安培力、安培力的力矩总是只跟电流强度大小成正比，且磁力矩部有M磁=NBIS，M与线圈转过角度无关。2、工作原理当磁电蔚蓝色电表中能入电流时
10、，线圈因磁力矩而转动，到磁力矩等于弹力力矩时，线圈停止转动，则有NBIS=K，由于N、B、S和K均确定，故有I，所以，根据电表指针的偏转角度，就可以测出电流的大小，且电流表的刻度是均匀的。重难点讲解一、安培力大小和方向的分析方法1、安培力的大小常用公式F=BIL来计算，要求两两垂直，应用时要满足：（1） B与I垂直；（2） L是有效长度；即垂直磁感应强度方向的长度；（3） 并非一定是匀强磁场，但一定是导线的在处的磁感应强度值。2、安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系：通电导线在磁场中所受的安培力F，总垂直于电流与磁感线所确定的平面。（1） 已知电流、磁感应强度的方向，可用左手定则唯一确
11、定F的方向。（2） 已知F和B的方向，当导线的位置确定时 ，可唯一确定电流I的方向。（3） 已知F和I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定。例1：如图所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为的导轨上，导轨和杆间不光滑，有电流时，杆静止在导轨上，下图是四个侧视图，标出了四种匀强磁场的方向其中摩擦力可能为零的是（ ）二、安培力作用下物体运动方向的判断1、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定；则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力方向最后确定运动方向。例2：如图所示，用细绳悬于O点的可自由转动的通电导线AB放在蹄形磁铁的上方，当导线中能以图示方向电流时，
12、从上向下看，AB的转动方向及细绳中张力变化情况为（ ）A、AB顺时针转动，张力变大；B、AB逆时针转动，张力变小C、AB顺时针转动，张力变小；D、AB逆时针转动，张力变大。2、等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁；条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管；通电运输线线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。例3：所图所示，轻质导体环用细线挂在条形磁铁附近，磁铁的轴线穿过圆环圆心且与环共面，当能以图示方向电流时，导体环将（ ）A、不发生转动，同时靠近磁铁；B、不发生转动，同时离开磁铁；C、发生转动，则时靠近磁铁；D、发生转动，则离开磁铁。3、特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊
13、位置后，再判断安培力方向，从而确定运动方向。三、安培力与力学知识的综合运用通电导体在磁场、重力场中的平衡与加速运动问题的处理，要注意两点：（1）受力分析时安培力的方向千万不可跟着感觉走，应牢记安培力方向既跟磁感应强度方向垂直又和电流方向垂直；（2）画出导体受力的平面图。作好这两点，剩下的问题就是纯力学问题了。例4：如图所示，光滑的平行导轨倾角为，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电流，电路中有一电阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m，长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放的瞬时加速度的大小。例5：如图所示，电动势E=2V，r=0.5，竖直导轨宽L=0.
14、2m，导轨电阻不计，另有一金属棒，m=0.1Kg，电阻R=0.5，它与导轨间的动摩擦因数=0.4，靠在导轨的外面，为使金属棒静止不下滑，加一与纸面夹角为30o且与导体棒垂直并指向纸内的匀强磁场，g=10m/s2。求：磁感应强度的方向及取值范围。第三讲：磁场对运动电荷的作用考点归纳分析一、磁场对运动电荷的作用1、洛伦兹力的大小： ，为V与B的夹角。2、洛伦兹力的方向：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直（或斜着）穿入掌心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），那么，拇指所指的方向就是运动电荷所受洛伦兹力的方向。二、带电粒子在匀强磁
15、场中运动1、若VB，带电粒子以速度V做匀速直线运动。（些情况下洛伦兹力F=0）2、若VB，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度V做匀速圆周运动。（1）向心力由洛伦兹力提供：。（2）轨道半径公式：。（3）周期：； 频率：； 角速度：。重难点讲解一、洛伦兹力与安培力的关系1、洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现。2、洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功。例1：关于安培力与洛伦兹力的异同，下列说法中正确的是（ ）A、 两种力本质上都是磁场对运动电荷的作用力；B、 洛伦兹力与带电粒子的运动方向有关，安培力与自由电荷定向移动的方向无关
16、；C、 洛伦兹力的方向用左手定则判断，安培力用的方向用右手定则判断；D、 安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷一定不做功。二、带电粒子做匀速圆周运动的分析方法在研究带电粒子在匀强电场中的匀速圆周运动时，要着重掌握“一找圆心，二找半径，三找周期或时间”的规律。1、圆心的确定：因为洛伦兹力F指向圆心，根据FV，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射出磁场两点）的F的方向，沿两个洛伦兹力F画其延长线，两延长线的交点即为圆心。或利用圆心位置必定在圆中一根弦的中垂线上，作出圆心位置。2、半径的确定和计算：利用平面几何关系，求出该圆的可能半径（或圆心角），并注意以下两个重要的几何关系：（1）粒
17、子速度的偏向角（）等于回旋角（），并等于AB弦与切线的夹角（弦切角）的2倍，即：=2=。（2）相对的弦切角相等，与相邻的弦切角互补。3、粒子在磁场中运动时间的确定：利用回旋角（即圆心角）与弦切角的关系，或者利用四边形内角和等于3600计算出圆心角的大小，由公式，可求出粒子在磁场中的运动时间。4、注意圆周运动中有关对称规律：如从同一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与喧界的夹角相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出。例2：如图所示，一带电量为2.0109C , 质量为1.810 16Kg的粒子,在直线上一点O沿30o角方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,经历1.510- 6s
18、后到达直线上另一点P.(重力不计)求：（1）粒子作圆周运动的周期；（2）磁感应强度B的大小；（3）若OP距离为0.1m，则粒子的运动速度多大？三、洛伦兹力多解问题1、带电粒子电性不确定形成多解常驻洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电荷，也可能带负电荷，在相同的初速度下，正负粒子在磁场中运动轨迹不同，导致形成双解。2、磁场方向不确定形成多解有些题目只告诉了磁感应强度大小，而未具体指出磁感应强度方向。此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成的双解。3、临界状态不惟一形成多解带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转过180o从入射界面这边反向飞出
19、，于是形成多解。4、运动的重复性形成多解带电粒子在部分是电场，部分是磁场空间运动时，往往运动具有往复性，因而形成多解。例3：长为L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m、电量为q的正电粒子（不计重力），在左边极板间中点处垂直磁感线以速度V水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是（ ）A、使粒子的速度；B、使粒子的速度；C、使粒子的速度；D、使粒子的速度。四、带电粒子在有界磁场中运动的极值问题1、刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切。2、当速度V一定时，弧长（或弦长）越长，圆周角越大，则带电粒子在
20、有界磁场中运动的时间越长。3、当速率V变化时，圆周角大的，运动时间越长。例4：如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，方向垂直纸面向里，在磁场右边缘放有大平板MN，板面与磁场平行，一质量为m、带电量为q的粒子（重力不计）从图示位置由静止开始被加速，则能使粒子打到平板的加速电压最小值是多少？第四讲：带电粒子在复合场中的运动考点归纳分析一、带电粒子在复合中的运动性质1、这里所讲的复合场是指电场、磁场和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在。粒子连续运动时，一般须同时考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用。2、当带电体所受合外力为零时，将处于静止或匀速直线运动状态。3、当速电体在匀强场中做匀速圆
21、周运动时，洛伦兹力提供向心力，其余各力的合力必为零。4、当带电体所受合力大小与方向均变化时，将做非匀速曲线运动。5、带电休所受重力、电场力与洛伦兹力性质各不相同，做功情况也不同，应予区别。二、复合场类题目特点带电粒子在组合场及复合场中运动的问题，往往综合性较强，物理过程较复杂。在分析处理该部分的问题时，要充分发掘题目的隐含信息。利用题目创设的情境，对粒子做好受力情况分析、运动过程分析，培养空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力。三、解决与力学知识相联系的带电体综合问题的基本思路1、正确的受力分析。除重力、弹力、摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析。2、正确分析物体的运动
22、状态。找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程。如果出现临界状态，要分析临界条件。3、恰当地灵活地运用动力学三大方法解决问题。（1）牛顿运动定律与运动学公式（只适用于匀变速运动）。（2）用动量观点分析，包括动量定理与动量守恒定律。（3）用能量观点分析，包括动能定理和机械能（或能量）守恒定律。针对不同的问题灵活地选用。但必须弄清各种规律的成立条件与适用范围。重难点讲解一、电场力和洛伦兹力的比较1、否，均始终受到电场力作用；面磁场仅仅对运动着的且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力作用。2、电场力的大小F= qE，与电荷运动的速度无关；而洛伦兹力的大小与电荷运动的速度有关。3、电场力的方向与
23、电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终和磁场方向垂直，又和速度方向垂直。4、电场力既可以改变电荷运动速度的方向，也可以改变电荷运动速度的大小；而洛伦兹力只能改变电荷运动速度的方向，不能改变其速度的大小。5、电场力可以对电荷做功，且电场力做功与路径无关，能改变电荷的动能。洛伦兹力不能对电荷作功，不能改变电荷的动能。二、带电粒子在匀强电场、匀强磁场和重力场中的直线运动。自由的带电粒子（无轨道约束）在匀强电场、匀强磁场和重力场中做的直线运动就是匀速直线运动。除非运动方向沿匀强磁场方向而粒子不受洛伦兹力；这是因为电场力和重力都是恒力。若它们的合力不能与洛伦兹力平衡，则带电粒子速度的大小和方向将
24、会改变，就不可能做直线运动。常见的情况有：1、洛伦兹力为零（即V与B平行），重力与电场力平衡，做匀速直线运动，或重力与电场力的合力恒定，做匀变速直线运动。2、洛伦兹力与速度垂直，且与重力和电场力的合力平衡，做匀速直线运动。例1：如图所示，实线表示处在竖直平面内的匀强电场的电场线，与水平方向成解，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线L做直线运动，L与水平方向成角，则下列说法正确的是（ ）A、液滴一定做匀速直线运动； B、液滴一定带正电；C、电场线一定斜向上； D、液滴可能做匀变速直线运动。三、带电粒子在复合场中的匀速圆周运动当带电粒子所受合外力充当向心力时，带电粒子做匀速圆周
25、运动，由于重力与电场力是恒力，故不能充当向心力，所以一般情况下电场力和重力相平衡，洛伦兹力充当向心力。例2：如图所示，在志面附近，坐标系xOy在竖直平面内，空间有沿水平方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x0的空间内不有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E，一个带正电的油滴经图中x轴上的M点，沿着与水平方向成=30o角的方向斜向下做匀速直线运动，进入x0的区域，要使油滴进入x0区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动，需在x0的区域内加一个匀强电场，若带电油滴做圆周运动时通过x轴上的N点，用MO=ON，求：（1）油滴运动速率；（2）在x0空间内所加电场的场强大小和方向：（3）油滴从x轴
26、上的M点开始到达x轴上的N点所用的时间。四、综合应用例3：一个质量m=0.1g的小滑块,带有q=510-4C的电荷量,放置在倾角=30o的光滑斜面上(绝缘),斜面置于B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示,小滑块由静止开始沿斜面滑下,其斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面,求:（4） 小滑块带何种电荷？（2）小滑块离开斜面的瞬时速度多大？（5） 该斜面的长度至少多长？（g=10m/s2）五、带电粒子在复合场中的应用实例1、 带电粒子速度选择器。2、 磁流体发电机。3、 电磁流量计。4、 回旋加速器，回旋加速器主要特征：（6） 带电粒子在D型盒中的回旋周期等于两盒狭缝间高频电场的变化周期，与带电粒子速度无关（磁场保证带电粒子回旋运动）。（2）带电粒子在狭缝中运动首尾连起来是一初速度为零的匀加速直线运动，带电粒子离开回旋加速器的速度，动能与加速电场U无关，而仅受磁感应强度B和D型盒半径R的限制，加速电场的大小只能影响带电粒子在D型盒内加速的次数。（7） 由于随着带电粒子速度的增加，当速度接近光速时，据爱因斯坦狭义相对论可知粒子质量增中，回转周期变大，而与交变电场周期不一致，使加速器无法正常工作，所在地以回旋加速器不能无限地对带电粒子加速。45