1、专题八 磁 场考点内容要求热点1.磁场、磁感应强度、磁感线1.纵观近几年高考，涉及磁场知识点的题目年年都有，考查与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动次数最多，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题.2.本章知识常与电场、恒定电流以及电磁感应、交变电流等章节知识联系进行综合考查，是高考的热点.3.本章知识与生产、生活、现代科技等联系密切，如与对质谱仪、回旋加速器、粒子速度选择器、等离子体发电机、电磁流量计等高科技仪器的理解及应用相联系，在复习中应做到有的放矢.2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向3.安培力、安培力的方向4.匀强磁场中的安培力5.洛伦兹力、洛伦兹力的方
2、向6.洛伦兹力公式7.带电粒子在匀强磁场中的运动8.质谱仪和回旋加速器第1讲 磁场 磁场对电流的作用 一、磁场1.磁场磁体电流运动电荷(1)定义：存在于_、_和_周围空间的一种特殊形态的物质.磁体电流运动电荷(2)基本特性：磁场对处于其中的_、_和_有磁力的作用.N(北)N(北)(3)方向：在磁场中任一点，小磁针_极受力的方向，即小磁针静止时_极所指的方向，就是该点的磁场方向.二、磁场的描述 1.磁感应强度(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力 F安跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫磁感应强度.(2)定义式：_.(3)方向：就是磁场的方向，即小磁针静止时北极
3、所指的方切线向，也是过该点的磁感线的_方向.(4)单位：特斯拉(T).BFIL2.磁感线强弱切线(1)特点：磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向，磁感线的疏密表示磁场的 _，磁感线上某点的_方向就是该点的磁场方向.(2)几种常见磁场、磁感线的分布常见磁体的磁场(如图 8-1-1 所示)图 8-1-1项目通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图电流的磁场项目通电直导线通电螺线管环形电流横截面图纵截面图（续表）匀强磁场：磁感应强度大小处处_、方向处处_的磁场称为匀强磁场.距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场.
4、匀强磁场的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线.相等相同【基础检测】1.(多选，2015 年新课标卷)指南针是我国古代四大发明之一，关于指南针，下列说明正确的是()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答案：BC三、安培力1.大小BILsin BIL0(1)当 B 与 I 成角：F_.(2)当 B 和 I 垂直：F_.(3)当 B 和 I 平行：F_.2.方向电流安培力B、I(1)左手定则：伸开左手，使大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
5、磁感线从掌心进入，并使四指指向_的方向，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_的方向.(2)特点：FB，FI，即 F 垂直于_决定的平面.【基础检测】2.在下列各图所示的四幅图中，正确标明通电导线所受安培力 F 方向的是()ABCD答案：B磁感线电场线不同点 闭合曲线，外部 NS，内部 SN起始于正电荷、终止于负电荷相似点形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密程度表示场的强弱切线方向表示场的方向不能相交(电场线在无电荷的空间不相交)考点1 对磁感线和磁感应强度的理解 重点归纳 1.磁感线与电场线的比较2.对磁感应强度的理解(1)磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身决定一样
6、，跟该位置放不放通电导线无关.(2)不能根据公式 BFIL就说 B 与 F 成正比，与 IL 成反比.物理量磁感应强度 B电场强度 E物理意义描述磁场的力的性质的物理量描述电场的力的性质的物理量定义式大小决定由磁场决定，与检验电流无关由电场决定，与检验电荷无关3.磁感应强度 B 与电场强度 E 的比较BFIL，通电导线与 B 垂直EFq物理量磁感应强度 B电场强度 E方向矢量，磁感线切线方向，小磁针 N 极受力方向矢量，电场线切线方向，放入该点的正电荷受力的方向场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合场强等于各个电场的场强的矢量和单位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C(续表
7、)典例剖析 A.a 处的磁感应强度大小比 c 处的大B.b、c 两处的磁感应强度大小相等C.a、c 两处的磁感应强度方向相同D.b 处的磁感应强度为零图 8-1-2例 1：(多选，2014 年海南卷)如图 8-1-2 所示，两根平行长直导线相距 2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流：a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为l2、l和 3l.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是()思维点拨：首先用安培定则判断每根直线电流的磁场方向，然后再根据磁场的叠加进行判断.解析：由右手定则可以判断，a、c 两处的磁场是两电流在a、c 处产生的磁场相加，但 a 距离两导线比 c 近
8、，故a 处的磁 感应强度大小比 c 处的大，A 正确；b、c 与右侧电流距离相同，故右侧电流在此两处产生的磁场等大反向，但因为左侧电流在 此两处产生了大小不同、方向相同的磁场，故b、c 两处的磁感应强度大小不相等，B 错误；由右手定则可知，a 处磁场垂直 纸面向里，c 处磁场垂直纸面向外，C 错误；b 与两导线距离相等，故两磁场叠加为零，D 正确.答案：AD【考点练透】1.(2015 年北京朝阳区期末)如图 8-1-3 中 a、b、c 所示为三根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等边三角形的 3 个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示.则在三角形)中心 O 点处的磁感应强度(A.方向
9、向左B.方向向右C.方向向下D.大小为零图 8-1-3解析：根据右手螺旋定则，电流 a 在O 点产生的磁场平行 于 bc 向右，电流 b 在 O 点产生的磁场平行于 ac 指向右下方，电流 c 在 O 点产生的磁场平行于 ab 指向右上方；由于三根导 线中电流大小相同，到 O 点的距离相同，根据平行四边形定则，合场强的方向向右，故 A、C、D 错误，B 正确.答案：B考点2 安培力的分析与计算重点归纳 1.对公式 FBIL 的运用(1)B 与 L 垂直.(2)式中 L 是有效长度.弯曲导线的有效长度 L 等于在垂直磁场平面内的投影中两端点所连直线的长度(如图 8-1-4 所示)，相应的电流方向
10、沿 L 由始端流向末端.任意形状的闭合线圈，其有效长度 L0，故通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和一定为零.图 8-1-4(3)B 并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应强度.2.安培力做功的实质能量的转化(1)安培力做正功：将电能转化为导线的动能及其他形式的能.(2)安培力做负功：将其他形式的能转化为电能.典例剖析 例 2：(2014 年江西南昌调研)水平面上有 U 形导轨 NM、PQ，它们之间的宽度为 L，M 和 P 之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为 m 的金属棒 ab，棒与导轨间的动摩擦因数为(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流强度为 I，并加一个范围较大的匀
11、强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直于金属棒 ab，与垂直导轨平面的方向夹角为，如图 8-1-5 所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为 g，则金)属棒所受的摩擦力大小为(A.BILsin C.(mgBILsin)图 8-1-5B.BILcos D.(mgBILcos)解析：金属棒处于静止状态，其合力为零，对其进行受力 分析，如图816所示，在水平方向有BILcos Ff0，FfBILcos，选项 B 正确，选项 A、C、D 错误.图 8-1-6答案：B备考策略：解答有关安培力的问题时，正确分析物体的受力情况仍是解题的关键.【考点练透】2.如图 8-1-7 所示，AC 是一个用长为 L 的导
12、线弯成的以 O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面 AOC 垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁场中.当在该导线中通以由 C 到 A，大小为 I)的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是(A.BIL，平行于 OC 向左图 8-1-7B.2 2BIL，平行于 OC 向右C.2 2BIL，垂直 AC 的连线指向左下方D.2 2BIL，垂直 AC 的连线指向左下方方向由左手定则判断，应为垂直 AC 的连线指向左下方，因此 选项 C 正确.答案：C解析：由于 L 为14圆弧，所以2R4 L，即 R2L，导线的有效长度为 l 2R2 2L，安培力大小为 FBIl2 2BIL；3.(2015 年江苏卷
13、)如图 8-1-8 所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 NM 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()图 8-1-8ABCD答案：A电流元法分割为电流元安培力方向整段导体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等效法环形电流小磁针通电螺线管或多个环形电流条形磁铁结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥转换研究对象法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
14、，从而确定磁体所受合力及运动方向考点3 安培力作用下导体的运动重点归纳 研究通电导线运动的常用方法典例剖析 例 3：如图 8-1-9 所示，一通电直导线位于蹄形磁铁的磁极)的正上方，当通以电流 I 时，试判断导线的运动情况(A.由上往下看导线，逆时针转动的同时向下运动B.由上往下看导线，顺时针转动的同时向上运动图 8-1-9C.由上往下看导线，逆时针转动的同时向上运动D.由上往下看导线，顺时针转动的同时向下运动思维点拨：采用电流元受力分析法，在导体中取三段电流 元，用左手定则判断它们所受安培力方向，从而确定导线的运 动情况.解析：由蹄形磁铁磁场的立体分布，知道磁感线从 A 端向 上穿过，再从
15、B 端向下穿过.由左手定则可知，A 端受向外的安培力，B 端受向内的安培力.导线开始转动后，电流有向里的分量，在向右的磁场中，受到向下的安培力.故由上往下看导线，逆时针转动的同时向下运动.故选 A.答案：A【考点练透】4.(多选，2016 年黑龙江牡丹江期中)如图 8-1-10 所示，在匀强磁场 B 的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放了一根长为 L，质量为 m 的导线，当通以如图方向的电流 I 后，导线恰)能保持静止，则磁感应强度 B 必须满足(图 8-1-10答案：CDA.Bmgsin IL，方向垂直纸面向外B.Bmgcos IL，方向水平向左C.Bmgtan IL，方向竖直向下D.BmgIL，方向水平向左5.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图 8-1-11 所示，如果直导线可以自由地运动且通以由 a到 b 的电流，则关于导线 ab 受磁场力后的运动情况，下列说法正确的是()A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管图 8-1-11C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管答案：D
