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第十一章磁场目录2014高考导航考纲展示热点视角1.电流的磁场Ⅰ2.磁感应强度．磁感线．地磁场Ⅱ3.磁性材料．分子电流假说Ⅰ4.磁场对通电直导线的作用．安培力．左手定则Ⅱ5.磁电式电表原理Ⅰ6.磁场对运动电荷的作用，洛伦兹力．带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ7.质谱仪．回旋加速器Ⅰ说明：(1)安培力的计算限于直导线跟B平行或垂直的两种情况(2)洛伦兹力的计算限于v跟B平行或垂直的两种情况1.高考对磁场知识的考查频率较高，考查的热点主要集中在：磁场概念的理解；安培力的应用和带电粒子在磁场中的运动；带电粒子在复合场中的运动．2.高考对本章考查的题型包括选择题和计算题．选择题侧重考查磁场的基本概念、安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析；计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题．3.高考也注重实际应用，如质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、磁流体发电机、速度选择器、磁电式电流表等都可能成为命题的背景.第一节磁场的描述磁场对电流的作用本节目录基础梳理•自学导引要点透析•直击高考考点探究•讲练互动知能演练•轻巧夺冠技法提炼•思维升华目录基础梳理•自学导引一、磁场、磁感线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．磁力切线目录3．安培分子电流假说安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为微小的_______,它的两侧相当于磁极(如图所示).二、几种常见的磁场及安培定则1．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)磁体目录2．几种电流周围的磁场分布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，磁场越弱安培定则目录直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场立体图横截面图纵截面图目录3.匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感线为__________的平行线，如图所示．4．地磁场(1)地磁场的N极在地球_______附近，S极在地球______附近，磁感线分布如图所示．等间距南极北极目录(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球_______指向_______，而竖直分量(By)则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．(3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度______，且方向水平________．南极北极相等向北目录名师点拨：(1)任何一条磁感线都是闭合的曲线，在磁体外部，磁感线从N极到S极；在磁体内部，从S极到N极．(2)只有在同一个图中才能根据磁感线的疏密来判定磁场的强弱．目录三、磁感应强度1．物理意义：描述磁场_______和________的物理量．2．大小：B＝FIL.3．单位：特斯拉，简称__________．4．矢量性：磁感应强度是_______，既有大小，又有方向．5．匀强磁场：在磁场某区域内，若各处磁感应强度_______、_______处处相同，则该区域内的磁场为匀强磁场．强弱方向特(T)矢量大小方向目录四、安培力1．大小：(如图)(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,使大拇指与其余四个手指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向______的方向,那么,_______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)BIL电流大拇指目录五、磁电式电流表1．磁场特点(1)方向：沿______均匀辐射地分布．(2)大小：在距轴线等距离处的磁感应强度大小_______．2．安培力的特点(1)方向：安培力的方向与线圈平面______．(2)大小：安培力的大小与通过的电流成______．3．表盘刻度特点由于导线在安培力作用下带动线圈转动,螺旋弹簧变形,反抗线圈的转动，电流越大，安培力越大，形变就_______,所以指针偏角与通过线圈的电流I成_______，表盘刻度_______．径向相等垂直正比越大正比均匀目录要点透析•直击高考一、对磁感应强度的理解1．磁感应强度是用比值法定义的，其大小由磁场本身的性质决定，与放入的直导线的电流I的大小、导线的长短L的大小无关．2．由定义式B＝FIL计算B时，通电导线必须垂直于磁场；若通电导线平行放入磁场，则不受安培力，但不能说该处磁感应强度为零．3.匀强磁场：磁感应强度大小和方向处处相同，磁感线互相平行且间距相等．目录特别提醒：(1)电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应强度的方向和电流元受力方向垂直.(2)电荷在电场中一定受静电力作用，而电流在磁场中不一定受安培力.目录即时应用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所受磁场力方向一致C．在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点的B值大小为零D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大目录解析：选D.磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处为一恒量，其大小可由B＝FIL(B⊥I)计算，但与试探电流元的F、I、L的情况无关，A错误；磁感应强度的方向规定为小磁针静止时，N极所受磁场力的方向，与放在该处电流元受力方向垂直，B错误；当试探电流元运动的方向与磁场方向平行时，虽电流元受的磁场力为零，但磁感应强度却不为零，C错误；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，故D正确．目录二、通电导体在安培力作用下运动的判断判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向．现对几种常用的方法列表比较如下：电流元法把整段弯曲导线分为多段直线电流元，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特殊位置法通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向目录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铁或多个环形电流，反过来等效也成立．然后根据同极相斥、异极相吸判断相互作用情况结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势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时，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，从而确定磁体所受合力及运动方向特别提醒：某些导体在安培力作用下可能会出现平动与转动同时发生的情况.目录即时应用2(2013·徐州模拟)如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入图示方向的电流后，线圈的运动情况是()A．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目录解析：选A.法一：电流元法．首先将圆形线圈分成很多小段,每一段可看作一直线电流，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如图甲所示．根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动.只有选项A正确.目录法二：等效法．将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙所示,据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动,选A.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，异向电流相排斥”．也可判断出线圈向左运动，选A.目录三、安培力公式F＝BIL的说明1．B是与L垂直或与L垂直的分量．2．L是有效长度．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．如图甲所示．折线abc中通入电流I，ab＝bc＝L，折线所在平面与匀强磁场磁感应强度B垂直．abc受安培力等效于ac(通有a→c的电流I)所受的安培力，即F＝BI·2L，方向同样由等效电流ac判断为在纸面内垂直于ac斜向上．同理推知：(1)如图乙所示，半圆形通电导线受安培力F＝BI·2R；(2)如图丙所示，闭合的通电导线框受安培力F＝0.目录目录即时应用3(2010·高考上海卷)如图所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIl目录解析：选C.根据左手定则可知V形导线两部分的受力情况如图所示．其中F＝BIl，则V形导线受到的安培力应为这两个力的合力，其大小为F合＝2Fcos60°＝BIl，故本题只有选项C正确．目录考点探究•讲练互动例1考点1安培定则的应用及磁场的叠加(2011·高考大纲全国卷)如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1＞I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是()A．a点B．b点C．c点D．d点目录【解析】由安培定则画出a、b、c、d的磁感线的分布图，由图可知a、c两点的磁场方向相反，当B1＝B2时该点处的磁感应强度可能为零，又I1＞I2，故该点距I1距离应比I2大,故C正确，A、B、D均错误．目录【答案】C【总结提升】(1)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)在进行磁感应强度的叠加时，应注意是哪个电流产生的磁场，磁场方向如何．(3)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．目录跟踪训练(2012·高考大纲全国卷)如图，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目录解析：选C.由安培定则可以判断通电导线产生的磁场的磁感线如图所示，由磁场的叠加原理可知C项正确．目录例2考点2安培力的分析与计算如图所示，一段导线abcd位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、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB目录【答案】A【解析】ab、bc、cd所受安培力的大小均为F＝BIL，bc边所受安培力的方向垂直于bc向上，ab、cd边所受安培力的方向如图所示，由几何关系可知ab与cd边所受安培力方向之间的夹角为90°，合力大小F′＝2BIL，方向垂直于bc边向上，且与bc边所受安培力在一条直线上，因此abcd所受磁场的作用力的合力为F合＝F＋F′＝(2＋1)ILB，方向沿纸面垂直bc向上．目录技法提炼•思维升华方法技巧转换思维法求安培力有关的综合问题【范例】(2011·高考上海卷)如图所示，质量为m、长为L的直导线①用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中②，当