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专题十二磁场（选修3-1）[备考导航]考点展示1．磁现象及其应用(Ⅰ)2．磁场、磁感线和磁感应强度(Ⅰ)3．磁通量(Ⅰ)4．安培力(Ⅰ)5．洛伦兹力(Ⅰ)知识网络磁场磁感应强度B＝FIL安培力F＝BIL方向：左手定则直流电动机和制电流表通电导体在复合场中平衡和运动洛伦兹力为F洛＝qvB方向：左手定则带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r＝mvqB周期T＝2πmqB应用质谱仪回旋加速器安培分子假说考点1磁现象及其应用、磁场、磁感线和磁感应强度、磁通量单项选择题1．(2019年1月·广东学考)在图所示的条形磁铁产生的磁场中，垂直条形磁铁中心轴线放置3个相同的闭合线圈S1、S2和S3，三个线圈的中心在条形磁铁中心轴线上，穿过各个线圈的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3，则()A．Φ1Φ2B．Φ2Φ3C．Φ1＝Φ2D．Φ1Φ3解析：穿过线圈的磁通量大小由穿过线圈面积的磁感线的条数决定，由图可知，Φ1Ф2Ф3，选项B正确，选项A、C、D错误．答案：B2．(2018年1月·广东学考)关于条形磁铁周围的磁感线，下列说法正确的是()A．条形磁铁两端附近磁感线可以相交B．越接近条形磁铁，两端磁感线越密集C．离条形磁铁较远的地方，磁感线是断开的D．磁感线是真实存在的曲线解析：磁感线是闭合的曲线，C错误，两条磁感线互不相交，A错误，磁感线是人为想象出来的曲线，是不真实存在的，是为了研究方便而提出来的，D错误．答案：B3．(2018年1月·广东学考)如图所示，把一小磁针放入水平向左的匀强磁场中，当小磁针静止时，其N极的指向是()A．水平向右B．水平向左C．竖直向上D．竖直向下解析：小磁针静止时北极所指的方向与磁感线的切线方向一致，所以由图可知：N极所指的方向水平向左，B正确．答案：B4．(2018年1月·广东学考)维修电器的师傅通常用螺丝刀直接吸附小螺丝钉，对吸附螺丝钉现象的正确解释是()A．螺丝钉被磁化B．螺丝钉被感应起电C．螺丝钉被摩擦带电D．螺丝钉被接触带电解析：维修电器的师傅通常用螺丝刀直接吸附小螺丝钉，是由于螺丝钉被磁化．答案：A一、磁感应强度磁感线1．磁场．(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用．(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向．(3)电流周围存在磁场．(4)电流的磁效应的发现：丹麦物理学家奥斯特发现通电导线周围能产生磁场．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＝FIL(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，符号T.3．磁感线及特点．(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)磁感线的特点．①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱．③磁感线是闭合曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．④同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．⑤磁感线是假想的曲线，客观上不存在．(3)电流周围的磁场．项目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4.地球的磁场(如图)．(1)地磁场：它的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近．(2)磁偏角：静止时小磁针的指向与正南北方向之间的夹角，叫磁偏角．二、磁通量1．定义：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积叫作穿过这个面的磁通量．2．定义式：Φ＝BS．3．单位．在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦．符号：Wb，1Wb＝1T·m2.4．磁通密度：由Φ＝BS得B＝ΦS，B叫作磁通密度．5．磁通量是标量，但有正，负；当磁感线从某一平面穿入时，若规定Φ为正值，则磁感线从另一面穿入时，Φ为负值．关于电场线和磁感线，下列说法正确的是()A．电场线和磁感线都是闭合的曲线B．磁感线是从磁体的N极发出，终止于S极C．电场线和磁感线都不能相交D．电场线和磁感线都是现实中存在的解析：A项，磁感线是闭合的曲线，而电场线从正电荷出发，终止于负电荷，不是闭合的曲线．故A错误；B项，磁感线的方向在磁铁的内部为S极到N极的方向，磁铁的外部是N极到S极的方向，是闭合曲线．故B错误；C项，电场线的切线方向即为场强的方向，故任意两条电场线都不会相交；磁感线上每一点的切线方向与磁场的方向相同，故任意两条磁感线都不会相交．故C正确；D项，电场线和磁感线都是人们为了描述场的性质而引入的，在现实中是不存在的．故D错误．答案：C电场线的方向是正电荷所受电场力的方向，而正负电荷所受的电场力的方向相反；电场线的切线方向即为场强的方向，故任意两条电场线都不会相交；只有电场线是直线，带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一条直线上时电场线才与带电粒子的轨迹重合；电场线的疏密代表电场的强弱，故电场线越密的地方场强越强．磁感线的引入是为了形象地描述磁场的特点，规定磁感线上每一点的切线方向与磁场的方向相同，磁感线的疏密表示磁场的强弱；磁场的方向在磁铁的内部为S极到N极的方向，磁铁的外部是N极到S极的方向．单项选择题1.如图是条形磁铁的部分磁感线分布示意图，关于图中a，b两点磁场的描述，正确的是()A．a点的磁场方向为图中Ba指向B．b点的磁场方向为图中Bb指向C．a点的磁场比b点的磁场强D．a点的磁场比b点的磁场弱解析：磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向，图中a，b两点的磁场方向均是错误的，故A，B错误．磁感线疏密表示磁场的强弱，a点的磁感线比较密，则a点的磁场比b点的磁场强，故C正确，D错误．答案：C2．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是()解析：通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；通电直导线电流竖直向上，根据右手螺旋定则，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；环形导线的电流方向如题图C所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左，故D错误．答案：C3．关于磁感应强度，下列说法正确的是()A．由B＝FIL可知，B与F成正比，与IL成反比B．通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零C．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B＝0)D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定解析：磁感应强度B＝FIL只是一个定义式，而不是决定式，故A错误；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关，故B错误，D正确；当通电导线与磁场方向平行时，其所受磁场力也为零，但磁感应强度不一定为0，故C错误．答案：C4．如图所示的磁场中，有三个面积相同且相互平行的线圈S1、S2和S3，穿过S1、S2和S3的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3，下列判断正确的是()A．Φ1最大B．Φ2最大C．Φ3最大D．Φ1＝Φ2＝Φ3解析：从图中看出，线圈S3穿过的磁感线条数最多，所以磁通量最大．故A、B、D错误，C正确．故选C.答案：C非选择题5．如图所示，可以自由转动的小磁针静止不动时，靠近螺线管的是小磁针________极，若将小磁针放到该通电螺线管内部，小磁针指向与图示位置时的指向相________(选填“同”或“反”)．答案：N同考点2安培力、洛伦兹力单项选择题1．(2019年6月·广东学考)如图所示，在水平向右的匀强磁场中，有一通电直导线，电流方向垂直纸面向里，则直导线所受的安培力方向是()A．竖直向下B．竖直向上C．水平向左D．水平向右解析：由左手定则知，直导线所受的安培力方向竖直向下，选项A正确．答案：A2.(2018年1月·广东学考)如图所示，两根长直导线M、N位于纸面内平行放置，分别通以电流I1、I2，则下列说法正确的是()A．电流I2在导线M处产生的磁场方向垂直纸面向里B．电流I1在导线N处产生的磁场方向垂直纸面向外C．导线N受到的安培力向左D．导线N受到的安培力向右解析：由安培定则可知，电流I2在导线M处产生的磁场方向垂直纸面向外，电流I1在导线N处产生的磁场方向垂直纸面向里，A、B错误；由左手定则：导线N受到的安培力向左，C正确，D错误．答案：C3．(2018年1月·广东学考)如图所示，某种物质发射的一束竖直向上的粒子滞留在匀强磁场中，分成三束，分别沿三条路径运动，则下列说法正确的是()A．沿路径1运动的粒子带负电B．沿路径3运动的粒子带正电C．沿路径2运动的粒子不带电D．沿路径2运动的粒子带电量最大解析：由左手定则可知，沿路径1的粒子带正电，沿路径3运动的粒子带负电，沿路径2的粒子不带电，C正确．答案：C一、安培力1．定义：物理学将磁场对电流的作用力称为安培力．2．方向．(1)确定方法：左手定则．(2)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流的方向，那么，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．3．大小．(1)在匀强磁场中，当通电导线方向与磁场方向垂直时，导线所受安培力最大，即F＝BIL．(2)当通电导线方向与磁场方向平行时，导线不受安培力．4．安培力的应用：磁电式电流计、电动机的工作原理．二、洛伦兹力1．定义：磁场对运动电荷的作用力．2．大小．(1)v与B垂直时，F＝qvB．(2)v与B平行时，F＝0.3．方向：用左手定则判断，在判断时，四指指向正电荷运动的方向，或指向负电荷运动的反方向．4．电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用．(1)电子束的磁偏转原理：磁场对运动电荷的作用力，其方向与磁场的方向和电荷运动方向有关．(2)回旋加速器、磁流体发电机及电视机显像管就是利用了电子束磁偏转的原理．如图所示，金属棒AB用绝缘悬线吊起，呈水平状态，置于一个范围足够大的、垂直纸面向里的匀强磁场中．已知AB长L＝0.5m，质量m＝0.2kg，通有I＝10A的向右的电流，g取10m/s2.(1)若磁场的磁感应强度B＝0.3T，求此时棒AB受到的安培力F的大小；(2)若悬线拉力恰好为零，求磁场的磁感应强度B的大小．解析：(1)导体棒长为L＝0.5m，磁感应强度B＝0.3T，电流为10A，并且导体棒和磁场垂直，所以导体棒受到的安培力大小为：F＝BIL＝0.3×10×0.5N＝1.5N.(2)若悬线拉力恰好为零，说明重力和安培力大小相等，即mg＝BIL，所以B＝mgIL＝0.2×1010×0.5T＝0.4T.答案：(1)1.5N(2)0.4T(1)通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式F＝BIL.可以直接求出安培力大小．(2)根据受力平衡的条件即可求出磁感应强度B的大小．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1，2，3三束，则下列判断不正确的是()A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电解析：根据左手定则，带正电的粒子左偏，即1带正电；不偏转说明不带电，即2不带电；带负电的粒子向右偏，说明3带负电，故B错误．答案：B洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直B与v所决定的平面．决定洛伦兹力方向的因素有三个，电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向．判断负电荷在磁场中运动受到的洛伦兹力的方向时，四指要指向负电荷的相反方向，也就是电流的方向．单项选择题1．如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a，b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上