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第八章磁场高三物理一轮复习考纲展示要求复习定位1.磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ1.本章是高考的热点，磁场叠加及磁场力或简单的磁偏转问题多以选择题的形式考查．计算题则是几乎每年必考，多以压轴题形式出现．2．复习中要注意以下几点：(1)磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力的理解及安培定则和左手定则的应用．(2)带电粒子在有界匀强磁场中做匀速圆周运动的分析与计算．(3)带电粒子在复合场中运动问题的分析方法，能够分析解决质谱仪、回旋加速器等科技方面的实际应用问题．2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ3.安培力、安培力的方向Ⅰ4.匀强磁场中的安培力Ⅱ5.洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ6.洛伦兹力公式Ⅱ7.带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ8.质谱仪和回旋加速器Ⅰ考点一安培定则的应用和磁场的叠加考点二安培力作用下导体的平衡与加速考点第八章磁场高三物理一轮复习第1节磁场的描述、磁场对电流的作用1．(对磁感应强度的理解)下列关于磁感应强度的说法正确的是()A．一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大C．一小段通电导体在磁场中某处不受安培力作用，则该处磁感应强度一定为零D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向解析答案基础自测B．由B＝FIL可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受安培力F成正比，与导线的长度L成反比D磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及在磁场中的位置决定，与F、I、L都没有关系，B＝FIL只是磁感应强度的定义式，同一通电导体受到的安培力的大小由所在处B和放置的方式共同来决定，A、B、C错误；磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，D正确．2.(对磁感线的理解)磁场中某区域的磁感线如右图所示，则()A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞BbB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜BbC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小在磁场中，磁感线疏密程度表示磁场的强弱，故Ba＜Bb，B正确，A错误；同一通电导线如果都垂直放入磁场中，则在a处受力一定比b处受力小，但如果导线与磁场平行放置，受力均为零，C、D错误．基础自测解析答案图片显/隐B3．(对安培力的理解)(2014·高考新课标Ⅰ卷)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半基础自测解析答案B根据左手定则，安培力垂直于电流和磁感应强度所组成的平面，A错误、B正确．由安培力公式F＝BILsinθ(θ为B与I的夹角)可知，C错误．若在垂直于磁感应强度的平面内将直导线折成直角，其有效长度变为原来的22倍，安培力大小也变为原来的22倍，D错误．4．(安培定则的应用)如下图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．基础自测答案图片显/隐一、磁场、磁感应强度1．磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有_____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：描述磁场强弱和方向．(2)定义式：B＝_____(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时____的指向．(4)单位：_______，符号T.教材梳理磁力N极特斯拉FIL二、磁感线及几种常见的磁场分布1．磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的_____方向都跟这点的磁感应强度的方向一致．教材梳理切线2．几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)教材梳理(2)磁感线的特点①磁感线上某点的_____方向就是该点的磁场方向．②磁感线的疏密程度表示磁场_____．③磁感线是_____曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极，在磁体内部，从S极指向N极．④磁感线是假想的曲线，不_____、不_____、不相切．教材梳理切线强弱闭合相交中断(3)几种电流周围的磁场分布教材梳理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教材梳理三、安培力的大小和方向1．大小(1)F＝BILsinθ(其中θ为B与I之间的夹角)(2)磁场和电流垂直时F＝_____．(3)磁场和电流平行时F＝0.2．方向(1)用左手定则判定：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_____的方向，这时_____所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．(2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，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)教材梳理BIL电流拇指1．安培定则的应用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”.考点一安培定则的应用和磁场的叠加考点阐释原因(电流方向)结果(磁场绕向)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.磁场的叠加磁感应强度是矢量，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．◆特别提醒：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．考点阐释考点一安培定则的应用和磁场的叠加题组一安培定则的应用1．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近．地球自转形成的环形电流在垂直于地轴的平面，此电流形成的地磁场N极在地理南极附近，因此用右手握住环形电流时，拇指应指向地理南极．因此，选项B正确．题组设计解析答案图片显/隐考点一安培定则的应用和磁场的叠加B题组二磁场的叠加2.如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同先根据安培定则可判断M、N两点处的直线电流在a、、b、c、d、O各点产生的磁场方向，如图所示，再利用对称性和平行四边形定则可确定各点(合)磁场的方向．磁场叠加后可知，a、b、c、d、O的磁场方向均相同，a、b点的磁感应强度大小相等，c、d两点的磁感应强度大小相等，所以只有C正确．题组设计解析答案图片显/隐考点一安培定则的应用和磁场的叠加C3.(2015·南昌调研)如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N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，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1.若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为()题组设计解析答案图片显/隐考点一安培定则的应用和磁场的叠加A.3∶1B.3∶2C．1∶1D．1∶2如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则，可知：二者在圆心O处产生的磁感应强度都为B1/2；当将M处长直导线移到P处时，两直导线在圆心O处产生的磁感应强度也为B1/2，做平行四边形，由图中的几何关系，可得B2B1＝B22B12＝cos30°＝32，故选项B正确．B磁场的叠加和安培定则应用的“三点注意”(1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向．(2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向．(3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和．规律总结考点一安培定则的应用和磁场的叠加1．通电导体在磁场中受到的安培力(1)方向：根据左手定则判断F、B、I三者间方向关系：已知B、I的方向(B、I不平行时)，可用左手定则确定F的唯一方向．F⊥B，F⊥I，则F垂直于B和I所构成的平面，但已知F和B的方向，不能唯一确定I的方向．(2)大小：由公式F＝BIL计算，且其中的L为导线在磁场中的有效长度．如弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如下图所示．考点二安培力作用下导体的平衡与加速考点阐释2．安培力作用下导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同，只不过多了安培力，解题的关键是画出受力分析图．3．安培力作用下导体的加速问题与动力学问题分析方法相同，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度．考点阐释考点二安培力作用下导体的平衡与加速题组设计考点二安培力作用下导体的平衡与加速题组一对安培力的考查1.(2015·山东实验中学模拟)如图所示，一段导线abcd弯成半径为R、圆心角为90°的部分扇形形状，置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab和cd的长度均为R2，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．则导线abcd所受到的安培力为()答案A题组设计解析考点二安培力作用下导体的平衡与加速A．方向沿纸面向上，大小为2BIR2B．方向沿纸面向上，大小为（π－2）BIR2C．方向沿纸面向下，大小为2BIR2D．方向沿纸面向下，大小为（π－2）BIR2导线abcd在磁场中的等效长度为2R2，电流方向等效为水平向右，由左手定则可知安培力方向沿纸面向上，大小为2BIR2，选项A正确．题组二安培力作用下的平衡问题2.(2015·广东广州三模)(多选)如图所示，质量为m、长度为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时悬线与竖直方向夹角为θ.磁感应强度方向和大小可能为()题组设计解析答案图片显/隐考点二安培力作用下导体的平衡与加速A．z正向，mgILtanθB．y正向，mgILC．z负向，mgILtanθD．沿悬线向上，mgILsinθBC本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态的受力分析来确定B的方向和大小．若B沿z正向，则从O向O′看，导线受到的安培力F＝ILB，方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，A错误．题组设计解析考点二安培力作用下导体的平衡与加速若B沿y正向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示．当FT＝0，且满足ILB＝mg，即B＝mgIL时，导线可以平衡，B正确．若B沿z负向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示．若满足FTsinθ＝ILB，FTcosθ＝mg，即B＝mgtanθIL，导线可以平衡，C正确．若B沿悬线向上，导线受到的安培力垂直于导线指向左下方，如图丁所示，导线无法平衡，D错误．题组三安培力作用下的加速问题3.如右图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向如图，大小为0.5T．质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点，当在金属细杆内通以电流强度为2A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动，已知N、P为导轨上的两点，ON竖直、OP水平，且MN＝OP＝1m，g取10m/s2，则()A．金属细杆开始运动时的加速度大小为5m/s2B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/sC．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10m/s2D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75N题组设计图片显/隐考点二安培力作用下导体的平衡与加速