搜索
[高考导航]考点内容高考(全国卷)三年命题情况对照分析201620172018命题热点磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ卷·T15：带电粒子在复合场中的运动Ⅱ卷·T8：带电粒子在圆形磁场中的运动Ⅲ卷·T18：带电粒子在有界磁场中的运动Ⅰ卷·T19：安培定则、左手定则Ⅱ卷·T18：带电粒子在圆形磁场中的运动T21：安培力、左手定则Ⅲ卷·T18：磁感应强度的合成、安培定则Ⅰ卷·T25：带电粒子在组合场中的运动Ⅱ卷·T20：安培定则、磁场的叠加T25：带电粒子在组合场中的运动Ⅲ卷·T24：带电粒子在组合场中的运动(1)安培定则的应用、磁场的叠加(2)安培力、洛伦兹力的理解及应用(3)带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题(4)带电粒子在组合场、叠加场中的运动问题(5)洛伦兹力在现代科技中的应用通电直导线和通电线圈周围的磁场安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形；(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。第1讲磁场的描述磁场对电流的作用知识排查磁场、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_________的作用。(2)方向：小磁针的______所受磁场力的方向。磁场力N极(1)物理意义：描述磁场的______和_______。2.磁感应强度(2)大小：B＝______(通电导线垂直于磁场)。FIL强弱方向(3)方向：小磁针静止时______的指向。(4)单位：特斯拉(T)。N极3.匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小___________、方向__________的磁场称为匀强磁场。(2)特点：磁感线为疏密程度相同、方向相同的平行直线。处处相等处处相同磁感线电流的磁场1.磁感线及其特点(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______________的方向一致。(2)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________定性地表示磁场的强弱。③磁感线是________曲线，没有起点和终点。④磁感线是假想的曲线，客观上_________。磁感应强度切线疏密闭合不存在2.几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如下图所示)(2)电流的磁场越弱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_______与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场_______，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_______安培定则最强越弱在磁场的某些区域内，磁感线为______________的平行线，如图所示。(3)匀强磁场同向等间距安培力1.安培力的大小(1)磁场和电流垂直时：F＝_____。(2)磁场和电流平行时：F＝___。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_______，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_______方向。(3)_______所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。BIL0垂直电流拇指小题速练(1)1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。()(2)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大。()(3)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向。()(4)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。()(5)将通电导线放入磁场中不受安培力，则该处的磁感应强度为零。()答案(1)√(2)√(3)×(4)√(5)×1.思考判断答案B2.关于磁感应强度B，下列说法正确的是()A.根据磁感应强度的定义式B＝FIL可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比B.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C.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D.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3.(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是()A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案BC答案C4.[人教版选修3－1·P94·T1改编]下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()图15.为了降低潜艇噪音可用电磁推进器替代螺旋桨。如图1为直线通道推进器示意图。推进器前后表面导电，上下表面绝缘，规格为：a×b×c＝0.5m×0.4m×0.3m。空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B＝10.0T、方向竖直向下，若在推进器前后方向通以电流I＝1.0×103A，方向如图。则下列判断正确的是()A.推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为4.0×103NB.推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为4.0×103NC.推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为3.0×103ND.推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为3.0×103N解析磁场方向向下，电流方向向里，依据左手定则，则安培力方向向左，根据安培力公式F＝BIL＝4.0×103N，综上所述，故A正确，B、C、D错误。答案A安培定则的应用、磁场的叠加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及通电螺线管的磁场时应分清“因”和“果”。2.磁场的叠加：磁感应强度为矢量，其合成与分解遵循平行四边形定则。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及通电螺线管的磁场四指大拇指图2【例1】(多选)(2018·全国卷Ⅱ，20)如图2，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0，方向也垂直于纸面向外。则()答案ACA.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B0解析设L1在a、b两点产生的磁感应强度大小为B1，设L2在a、b两点产生的磁感应强度大小为B2，根据安培定则，结合题意B0－(B1＋B2)＝13B0，B0＋B2－B1＝12B0,联立可得B1＝712B0，B2＝112B0，选项A、C正确。1.如图3所示，把一根通电的硬直导线ab，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b。闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是()图3A.向上B.向下C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里答案D解析闭合开关S瞬间，由右手螺旋定则知螺线管右端为N极，左端为S极，螺线管在通电导线a端产生的磁场方向斜向左下方，由左手定则可知，导线a端所受安培力的方向垂直纸面向里，D正确。图42.(2017·全国卷Ⅲ，18)如图4，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为()A.0B.33B0C.233B0D.2B0答案C解析如图甲所示，P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，由几何关系可知，B1＝33B0。如果让P中的电流反向、其他条件不变时，如图乙所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大小B＝B20＋B21＝233B0，故选项C正确，A、B、D错误。安培力及安培力作用下导体运动情况的判断1.安培力的方向根据左手定则判断。2.安培力公式F＝BIL的应用条件(1)B与L垂直。(2)L是有效长度。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，如图5所示。图53.通电导线在安培力作用下运动情况的判断方法电流元法把整段导线分为许多直线电流元，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体或多个环形电流，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同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；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产生的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图6【例2】一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图6所示，如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则关于导线ab受磁场力后的运动情况，下列说法正确的是()A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管方法二(结论法)结论1：两电流相互平行时无转动趋势，电流方向相同时相互吸引，电流方向相反时相互排斥。结论2：两电流不平行时，将发生转动，有转到两电流相互平行且方向相同的趋势。通电螺线管上部离导线近，所以只考虑这部分电流与导线的作用，此时螺线管相当于垂直纸面向里的直线电流，由上述结论可知导线ab受磁场力后(从上向下看)逆时针转动并靠近螺线管，选项D正确。解析方法一(电流元法)由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向，导线等效为Oa、Ob两电流元，由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向，如图所示，所以从上向下看导线逆时针转动，当转过90°时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下，即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管，选项D正确。答案D1.(2019·河北衡水中学调研)如图7所示，导体棒ab置于“U”型铁芯的两臂之间，铁芯绕上线圈组成一闭合回路，当电键闭合后，下列说法正确的是()图7A.“U”型铁芯的上臂为N极B.导体棒受到的安培力方向竖直向下C.滑动触头向左滑动时导体棒受到的安培力变大D.只有在电键关闭和断开瞬间导体棒才受安培力答案C解析由电源正负极知电流方向为b→a，再由螺旋定则知，“U”型铁芯下臂为N极，选项A错误；由左手定则知ab棒受安培力向右，选项B错误；若滑片向左滑时R↓，I↑，B增大，F安＝BIL↑，选项C正确，D错误。图82.(多选)通有电流的导线L1、L2、L3、L4处在同一平面(纸面)内，放置方式及电流方向如图8甲、乙所示，其中L1、L3是固定的，L2、L4可绕垂直纸面的中心轴O转动，则下列描述正确的是()A.L2绕轴O按顺时针转动B.L2绕轴O按逆时针转动C.L4绕轴O按顺时针转动D.L4绕轴O按逆时针转动答案BC解析题图甲中由安培定则，可知导线L1上方磁场垂直纸面向外，且离导线L1的距离越近，磁场越强，导线L2上每一小部分受到的安培力方向水平向右，但轴O下方导线所受安培力较大，所以L2绕轴O按逆时针转动，选项A错误，B正确；题图乙中轴O上方导线L4所受安培力向右，轴O下方导线L4所受安培力向左，即L4绕轴O按顺时针转动，选项C正确，D错误。安培力作用下导体的平衡或加速问题分析通电导线在磁场中的平衡或加速问题的思路(1)选定研究对象。(2)受力分析时，变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I。如下图所示：(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。图9【例3】如图9所示，在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为120°，此时悬线的张力为F。若圆环通电，使悬线的张力刚好为