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考纲要求考纲解读磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ安培力、安培力的方向Ⅰ匀强磁场中的安培力Ⅱ深入对磁场的理解及对磁感应强度、磁感线等磁场基本概念的认识，熟练掌握电流在磁场中受到安培力运动的分析．高考安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形．洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ洛伦兹力的公式Ⅱ带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ理解和掌握洛伦兹力概念及洛伦兹力的大小和方向的分析和计算，掌握解决带电粒子在匀强磁场中的运动问题的方法．高考考查的热点主要集中在带电粒子在有界磁场中的运动，题型以选择题和计算题为主．带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ熟练掌握带电粒子在电场、磁场和重力场中的受力特点，结合牛顿运动定律、运动学规律、圆周运动及功能关系进行综合分析，带电粒子在复合场中的运动是高考考查的热点.说明：1.安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形2.洛仑兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形一、磁场、磁感应强度(Ⅰ)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：小磁针的北极(N)所受磁场力的方向．2．磁感应强度(1)意义：描述磁场强弱及方向的物理量．(2)大小：B＝FIL(公式适用条件：通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时N极的指向．问题探究1磁感应强度B的方向是小磁针N极受力方向，通电导线在磁场中受力方向与磁感应强度的方向一致吗？[提示]虽然磁感应强度B的方向是小磁针N极受力方向，但通电导线在磁场中受力方向与小磁针受力方向不同，应由左手定则分析判定．二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向(Ⅰ)1．磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致．2．几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁铁外部的磁感线从磁铁的N极出来，进入磁铁的S极，如下图所示．(2)地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：①地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如右图所示．②地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极，而竖直分量(By)则南北半球相反，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，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北．(3)电流周围的磁场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，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，磁场越弱立体图横截面图纵截面图电流周围的磁场情况都可以用安培定则判断．但不同形式的通电导体采用的安培定则的方式不同．(4)匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感线为同向、等间距的平行线，如下图所示．问题探究2同名磁极一定相斥，异名磁极一定相吸吗？[提示]同名磁极相斥，异名磁极相吸只适用于通电螺线管外部，在螺线管内部不成立，因为规定磁针的N极指向为磁场方向，而在螺线管内部的磁场方向是由S极指向N极，因此在管内部为同名相吸，异名相斥．三、安培力、安培力的方向(Ⅰ)匀强磁场中的安培力(Ⅱ)1．大小(1)磁场和电流垂直时，F＝BIL.(2)磁场和电流平行时，F＝0.2．方向用左手定则判定：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，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通过导线在磁场中所受安培力的方向．通电导线受到的安培力的方向与电流方向、磁感应强度方向都垂直．不论电流方向与磁场方向关系如何，安培力的方向既与电流方向垂直，也与磁场方向垂直，即安培力的方向垂直于电流与磁场决定的平面．要点一磁场和电场的对比1.磁感应强度与电场强度磁感应强度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大小决定由磁场本身决定由电场本身决定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，放入该点正电荷受力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1T＝1N/(A·m)1V/m＝1N/C2.磁感线与电场线磁感线电场线不同点闭合曲线在静电场中，电场线起始于正电荷，终止于负电荷相似点引入目的形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密场强的强弱切线方向场的方向相交不能相交(电场中无电荷，空间不相交)磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场的强弱，应注意：(1)只有在同一个图上才能根据磁感线或电场线的疏密判定各处相应场的强弱．(2)没有画出磁感线或电场线的地方并不表示那里没有磁场或电场存在．下列说法中正确的是()A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零B．磁感线总是从磁体N极出发到磁体S极终止C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值[答案]AC[解析]电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，而磁场仅对在磁场中运动且速度方向和磁感应强度方向不平行的带电粒子有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A正确．在磁体内部磁感线是从磁体S极出发到N极，在磁体外部磁感线是从磁体N极到S极，磁感线是闭合的，B错．同理根据电场强度的定义式E＝F/q可知C正确．而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B＝FIL中I和B的方向必须垂直，否则其比值不能代表磁场的强弱，故D错．所以应选A、C.要点二对安培力及安培力做功的理解1.对安培力的理解(1)安培力是磁场对电流的作用力，它与重力、弹力、摩擦力、电场力一样，是一种性质力．(2)安培力公式的说明①L是通电导线在磁场中的有效长度，如右图所示，导线ACB中电流为I，则其受水平向右的安培力F＝BIL.②B与L垂直或其分量与L垂直，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．③θ是通电导线和磁场的夹角．2．安培力做功的特点和实质(1)重力、电场力做功与路径无关，而安培力做功与路径有关．(2)安培力做功的实质——能量的转化①安培力做正功：将电源的能量传递给通电导线，或转化为导线的动能或转化为其他形式的能．②安培力做负功：将其他形式的能转化为电能后或储存或转化为其他形式的能．在分析安培力是否存在的问题时，首先应把立体图改画为易于分析的平面图，如侧视图、剖视图或俯视图等，然后借助于力学知识求解．(2010·上海高考)如右图所示，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[解析]本题考查安培力大小的计算，我们可以把导线分成两段，分别分析其受力情况，应用左手定则判断每一段导线受安培力的方向，然后根据平行四边形定则求合力；更简单的方法是直接找出导线有效长度为2lsin30°＝l，所以该V形通电导线受到的安培力大小为BIl.[答案]C题型一安培定则的应用及磁感应强度的叠加直线电流的磁场方向由安培定则确定，直线电流的磁场强弱与电流I的大小及位置有关．这类题的磁感应强度的大小和方向往往具有“对称性”，所以结合电路的结构特点，分析电流的大小关系，利用矢量合成原理分析磁感应强度的大小和方向，充分利用“对称性”常常是解这类题的关键．例1三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如右图所示．现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则下列说法中正确的有()A．O点处实际磁感应强度的大小为BB．O点处实际磁感应强度的大小为5BC．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°D．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为arctan2[答案]BD[尝试解答]先根据安培定则确定每根通电导线在O点所产生的磁感应强度的方向，再根据矢量合成法则求出结果．根据安培定则，I1与I3在O点处产生的磁感应强度B1、B3方向相同，I2在O点处产生的磁感应强度方向与B1、B3方向垂直，如图所示，故O点处实际磁感应强度大小为B0＝B1＋B32＋B22＝5B，A项错误，B项正确；由几何关系可知O点处实际磁感应强度方向与斜边夹角为arctan2，C项错误，D项正确．空间中磁场叠加，在某一点的磁场方向即该点的磁感应强度的方向只有一个，即合磁场方向，应用平行四边形定则来求．(2011·南宁月考)如下图所示，竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长直通电导线，电流方向垂直于纸面向外，a、b、c、d是以直导线上的点为圆心的同一个圆周上的四个点，则()A．四个点不可能有磁感应强度为零的点B．a点的磁感应强度最小C．b、d两点的磁感应强度相同D．c点的磁感应强度最大[解析]磁感应强度是矢量，若在某一个空间同时存在多个磁场，那么某一点的磁感应强度是各个磁场在该点场强的矢量和．通电导线在圆周上各点产生的磁感应强度B等大，在a点通电导线产生的磁场与匀强磁场反向，该点磁感应强度为两者之差，有可能抵消，所以A错误；b点和d点所在处的两磁场相互垂直，所以b、d两点的总磁感应强度大小相等但方向不同，b、d两点的合场强由平行四边形定则来确定；c点的两磁场同向，磁感应强度为两者之和，所以c点磁感应强度最大．[答案]BD题型二安培力作用下导体的运动判断通电导体在安培力作用下的运动方向：清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动．往往采用以下几种方法：电流元法把整段导线分为多段直电流元，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，反过来等效也成立特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向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，有转动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反作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向例2如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通以如右图所示方向的电流时，线圈将怎样运动？[思路诱导]把环形电流等效成多段直线电流，然后用什么判定受力方向？把条形磁铁等效成环形电流，如何判断呢？能不能把环形电流等效成条形磁铁判断呢？[尝试解答]解法一：把环形电流等效成很多直线电流，条形磁铁磁感线分布以及上下两小段电流受安培力方向如右图所示，可见线圈竖直方向上合力为零，水平方向合力指向磁铁．选取任意对称的两小段分析，亦得此结论，所以线圈将向磁铁平移．解法二：把条形磁铁等效成如右图所示的环形电流，由图可见两电流相互平行，方向相同，因此环形电流没有转动，只是同向电流相互吸引，故线圈将向磁铁靠近．解法三：把环形电流等效成如右图所示的条形磁铁．可见两条形磁铁只是相互吸引，没有转动．[答案]线圈将向磁铁靠近．判断在安培力作用下的运动时三种方法均可采用，根据具体的情况进行最有效的分析，比如本题采用等效分析法较为简单．如右图所示，把一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动．当导线通过电流I时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是()A．顺时针方向转动，同时下降B．顺时针方向转动，同时上升C．逆时针方向转动，同时下降D．逆时针方向转动，同时上升[解析]第一步：电流元受力分析法把直线电流等效为OA、OB两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向相反，如上图所示．可见从上往下看时，导线将逆时针方向转动．第二步：特殊位置分析