1、一、考情分析1磁场是近几年高考重点考查的内容，特别是带电粒子在磁场中的运动问题，几乎每年都会考查对磁感应强度、磁感线、安培力的考查频率也比较高考查的题型既有选择题，又有计算题2带电粒子在有界场、组合场中的运动问题仍是本单元重点考查的内容，极易成为试卷的压轴题二、知识特点1本单元的概念、规律多且抽象，复习中应熟练掌握磁感应强度的概念，掌握用磁感线描述磁场的方法和安培定则，掌握安培力、洛伦兹力的大小和方向的判断方法2本单元的知识重在应用通电导线在安培力作用下的运动，带电粒子在磁场中的运动，带电粒子在复合场中的运动，质谱仪、回旋加速器的工作原理等，均涉及对安培力或洛伦兹力大小、方向规律的应用，而且是
2、高考的重点和难点三、复习方法1对本单元的重要概念，如磁感应强度、磁感线、磁通量、安培力、洛伦兹力等要深刻理解，准确理解的同时注意与电场知识进行类比学习和记忆2对各种磁场的磁感线的分布要从立体、横截面图、纵截面图等不同的角度识记且能根据问题需要准确画出3针对安培定则、左手定则以及右手定则易混的特点，复习时要通过比较、区别、反复练习的方法，从而达到准确应用4带电粒子在匀强磁场中的运动是本章的重点，涉及带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题要按“定圆心描轨迹，找关系求半径，定角度求时间”的顺序根据几何关系和运动学方程求解第1讲磁场及其对电流的作用考纲考情核心素养磁场、磁感应强度、磁感线通电直导线和线
3、圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力磁场、磁感应强度、磁感线、安培定则.物理观念全国卷5年5考高考指数磁感线与电场线类比从定性和定量两个方面找出安培力的规律并形成结论.科学思维知识点一磁场、磁感应强度 1磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用(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：描述磁场的强弱和方向(2)大小：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(T)3匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场(2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线知识
4、点二磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致2几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(如图所示)(2)电流的磁场知识点三安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1安培力的大小FILBsin(其中为B与I之间的夹角)(1)磁场和电流垂直时：FBIL.(2)磁场和电流平行时：F0.2安培力的方向左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向(3)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1思考判断(1)根据磁感应强度的定义式B可知，磁感应强
5、度B与F成正比，与IL成反比()(2)一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零()(3)一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零()(4)磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同()(5)通电导线在磁感应强度越大的地方所受安培力越大()(6)安培力方向一定与电流方向垂直，不一定与磁场方向垂直()2.磁场中某区域的磁感线如图所示，则(C)A同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大B同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小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点磁感应强度比b点小，所以
6、BaBb，选项C正确，D错误；将一小段通电导线放入磁场时，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大，平行磁场时受磁场力为零，虽然BaI2.规定磁场方向垂直纸面向里为正，在Ox0区间内磁感应强度B随x变化的图线可能是下列选项中的(A)解析：本题考查磁场的叠加与磁感应强度的图象问题根据安培定则可得左边通电导线产生的磁场在两根导线之间的方向垂直纸面向里，右边通电导线产生的磁场在两根导线之间的方向垂直纸面向外，离导线越远磁场越弱，因I1I2，则磁场为零的点在两根导线中间位置右侧靠近左侧导线的位置磁场向里；靠近右侧的位置的磁场方向向外，由于规定B的正方向为垂直纸面向里，所以在Ox0区间内磁感应强度B随x变
7、化的图线应为A图，选项A正确，B、C、D错误考点2安培力及通电导体在安培力作用下的运动题型1安培力的大小和方向 如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c，其中b最短，c为直径与b等长的半圆，导体的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计现将装置置于竖直向下的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒中均有电流通过，则它们受到的安培力的大小关系为()AFaFbFc BFaFbFcCFaFbFc DFbFaFc【解析】本题考查安培力计算中的有效长度问题设a、b两棒的长度分别为La和Lb，C的直径为d；由于导体棒都与匀强磁场垂直，则a、b两棒所受的安培力大小分别为FaBIaLa，
8、FbBIbLb；因Ia，则FaBIaLaBLa；因Ib，则FbBIbLbBLb；因Ic(c的直径大小为Lb)，则c棒所受安培力大小为FcBIcLbBLb，则FaFbFc，故选B.【答案】B高分技法不规则形状通电导线的安培力的计算方法(1)常规方法：采用分段法或微元法，先求出每段直导线或每个电流元受到的安培力，再运用力的矢量合成法则求出总的安培力(2)等效长度法：如图所示的虚线，把“导线两端连接的长度”L代入安培力公式FBIL中3.(2019全国卷)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
9、受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为(B)A2F B1.5FC0.5F D0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FBIl，则导体棒ML和LN所受安培力的合力为F1BIlF，方向与F的方向相同，所以线框LMN受到的安培力大小为1.5F，选项B正确题型2通电导线在安培力作用下的运动 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，如图所示当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将()A不动 B顺时针转动C逆时针转动 D在纸面内平动【解析】
10、方法1(电流元法)：把线圈L1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L2产生的磁场中，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L1将顺时针转动方法2(等效法)：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，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处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，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L1将顺时针转动方法3(结论法)
11、：环形电流I1、I2不平行，则一定有相对转动，直到两环形电流同向平行为止据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动【答案】B高分技法常用判断方法4.如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现(D)A线圈向磁铁平移B线圈远离磁铁平移C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁解析：由安培定则可知，线圈外面相当于小磁针S极，里面相当于小磁针N极，因此从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁，D项正确考点3安培力与动力学综合问题题型1安培力作用下的平衡问题 如图所示，水平导轨间距为L0.5 m
12、，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m1 kg，电阻R00.9 ，与导轨接触良好；电源电动势E10 V，内阻r0.1 ，电阻R4 ；外加匀强磁场的磁感应强度B5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角53；ab与导轨间的动摩擦因数为0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab处于静止状态已知sin530.8，cos530.6.求：(1)通过ab的电流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小；(3)重物重力G的取值范围【解析】(1)I2 A，方向由a到b.(2)FBIL5 N.(3)受力如图所示，fm(mgFcos53)3.5
13、N.当最大静摩擦力方向向右时，FTFsin53fm0.5 N当最大静摩擦力方向向左时，FTFsin53fm7.5 N所以0.5 NG7.5 N.【答案】(1)2 A方向由a到b(2)5 N(3)0.5 NG7.5 N高分技法安培力作用下导体的平衡问题的分析思路(1)基本思路选定研究对象：通电导线或导体棒.变三维为二维：画出平面受力分析图，其中安培力的方向要用左手定则来判断.,注意：安培力垂直于电流和磁场方向决定的平面.列方程求解：根据力的平衡条件列方程.5.(多选)如图，ab、cd是两根长度均为L4.0 m，质量分别为m10.6 kg和m20.2 kg的金属棒，两根等长的细金属杆将两节干电池与
14、两个金属棒串联成闭合回路(不计电池和细金属杆的重力)，整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上，保证金属棒水平整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B1.0 T，电路中的电流I0.5 A，待系统稳定之后(金属棒、细金属杆在力的作用下不会发生形变，取g10 m/s2)，则(AC)A绝缘细线与竖直方向的夹角为0B绝缘细线与竖直方向的夹角为45C细金属杆与竖直方向的夹角为45D细金属杆与竖直方向的夹角为90解析：以整体为研究对象，整体总共受到四个力的作用，水平方向上，两金属棒受到大小均为FBIL、方向相反的安培力，这两个力互相平衡；竖直方向上，绝缘细线的拉力与总重力平衡，因为重力的方向竖直向下，所以绝
15、缘细线的拉力一定是竖直向上，也就是说，绝缘细线与竖直方向的夹角为0，A正确，B错误；以cd棒为研究对象，cd棒受三个力而平衡，安培力FBIL10.54 N2 N，cd棒的重力m2g0.210 N2 N，由平衡条件得Fm2gtan，解得45，即细金属杆与竖直方向的夹角为45，C正确，D错误题型2动力学和能量观点的综合应用 (多选)如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，垂直于导轨放置一根均匀金属棒，从t0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向，则金属棒()A一直向右移动B速度随时间周期性变化
16、C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功【解析】由左手定则可判断，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期，速度变为0，然后重复上述运动，选项A、B正确；安培力FBIL，由图象可知，前半个周期内安培力水平向右，后半个周期内安培力水平向左，之后不断重复，选项C正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内做功为零，选项D错误【答案】ABC6(多选)如图所示为电磁轨道炮的工作原理图待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动电流从一条轨道流入，通过弹体后从另一条轨道流回轨道电流可在弹体处形成垂
17、直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与电流I成正比通电的弹体在安培力的作用下滑行L后离开轨道，则下列说法正确的是(BD)A弹体向左高速射出BI变为原来的2倍时，弹体射出的速度也变为原来的2倍C弹体的质量变为原来的2倍时，射出的速度也变为原来的2倍DL变为原来的4倍时，弹体射出的速度变为原来的2倍解析：根据安培定则可知，弹体处的磁场方向垂直于轨道平面向里，再利用左手定则可知，弹体受到的安培力水平向右，所以弹体向右高速射出，选项A错误；设BkI(其中k为比例系数)，轨道间距为l，弹体的质量为m，射出时的速度为v，则安培力为FBIlkI2l，根据动能定理有FLmv2，联立可得vI，选项C错误，B、D正确
