专题10磁场高考物理备考艺体生百日突围系列解析Word文件下载.docx

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小磁针静止时N极的指向．

（4）单位：

特斯拉，简称特，符号：

T.

4．磁通量

（1）概念：

在匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和磁感应强度B的乘积．

（2）公式：

.

（3）单位：

1Wb＝1T·

m2

二、磁感线、通电导体周围的磁场的分布

1．磁感线：

在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致．

2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布（如图所示）

3．电流的磁场

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

4.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．

三、安培力的大小和方向

1．安培力的大小

当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：

（1）当磁场与电流垂直时，安培力最大，Fmax＝BIL.

（2）当磁场与电流平行时，安培力等于零．

2．安培力的方向

（1）安培力：

通电导线在磁场中受到的力．

（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电导线在磁场中所受安培力的方向．

（3）两平行的通电直导线间的安培力：

同向电流互相吸引，异向电流互相排斥．

四、洛伦兹力的大小和方向

1．洛伦兹力的定义：

磁场对运动电荷的作用力．

2．洛伦兹力的大小，θ为v与B的夹角．如图所示．

（1）当v∥B时，θ＝0°

或180°

，洛伦兹力F＝0；

（2）当v⊥B时，θ＝90°

，洛伦兹力.

（3）静止电荷不受洛伦兹力作用．学.科.网

3．洛伦兹力的方向

（1）左手定则

磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，拇指指向即为运动的正电荷所受洛伦兹力。

（2）方向特点：

F垂直于B与v决定的平面，即F始终与速度方向垂直，故洛伦兹力不做功．

五、带电粒子在匀强磁场中的运动

1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动．

2．若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动．

（1）向心力由洛伦兹力提供：

；

（2）轨道半径公式：

（3）周期：

（周期T与速度v、轨道半径R无关）；

六、带电粒子在匀强磁场中运动的应用

1．质谱仪

（1）构造：

如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．

（2）原理：

粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式.粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式.由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷．，，.

2．回旋加速器

如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源．D形盒处于匀强磁场中．

交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由，得，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关．

第三部分技能+方法

一、对磁感应强度的理解

1.磁感应强度概念的理解

（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、导线长度L的大小无关.故不能根据就说B与F成正比，与IL成反比.

（2）由定义式计算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.

2.磁通量概念的理解

（1）其中S为闭合回路面积在垂直于B方向上的分量，如图甲所示.

（2）面积S的含义：

S不一定是某个线圈的真正面积,而是线圈在磁场范围内的面积.如图乙所示，S应为线圈面积的一半.

（3）多匝线圈的磁通量：

多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关,因为不论线圈匝数多少,穿过线圈的磁感线条数相同.

（4）合磁通量求法：

若某个平面内有不同方向的磁场共同存在,当计算穿过这个面的磁通量时,先规定某个方向的磁通量为正,反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量.

【例1】取两个完全相同的长导线．用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当在该螺线管中通以电流强度为I的电流长，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B。

若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（）

A.0B.0.5BC.BD.2B

【答案】A

【例2】如图所示，两根长直导线m、n竖直插在光滑绝缘水平桌面上的小孔P、Q中，O为P、Q连线的中点，连线上a、b两点关于O点对称，导线中通有大小、方向均相同的电流I．下列说法正确的是（）

A.O点的磁感应强度为零

B.a、b两点磁感应强度的大小Ba>

Bb

C.a、b两点的磁感应强度相同

D.n中电流所受安培力方向由P指向Q

【例3】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、c两点处的磁感应强度的方向不同

C.c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相反

D.a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同

【答案】D

【解析】根据右手定则得出两导线的磁场分布规律，然后将两磁场矢量相加分析，跟据右手螺旋定则可得M在O点的磁场方向垂直向下，N导线在O点处的磁场方向垂直向下，所以O点处的磁场方向垂直向下，不为零，A错误；

根据右手螺旋定则可得M在a点处的磁场方向垂直向下，N点在a点处的磁场垂直向下，即a点处的磁场方向垂直向下，同理可得b点处的磁场方向垂直向下，根据对称可得ab两点的磁场感应强度大小相等，D正确；

根据右手螺旋定则，可得两导线在c点处的和磁场方向竖直向下，在d点处的和磁场方向竖直向下，根据对称可得，两点的大小相等，所以C错误；

综合BC可得ac两点的磁场方向相同，B错误；

二、安培力公式的应用

安培力常用公式F=BIL，应用时要满足：

（1）B与L垂直；

（2）L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度；

如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿L由始端流向末端.因此任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，受到的安培力的矢量和为零.

2.通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动的分析方法

（1）确定研究对象,对研究对象进行受力分析.

（2）画出受力平面图.

（3）依据平衡条件或牛顿第二定律列方程.

三、安培力作用下导体运动情况的判定

1.判定安培力作用下导体运动情况的常用方法

电流元法

分割为电流元左手定则安培力方向―→整段导体所受合力方向―→运动方向

特殊位置法

在特殊位置―→安培力方向―→运动方向

等效法

环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流

结论法

同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；

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，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

【例4】如图直导线通入垂直纸面向里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是（）

【例5】如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m，长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。

当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感应强度的大小．方向是（ 

）（）

A.，竖直向上B. 

，竖直向下

C.，平行悬线向上D.，平行悬线向下

【解析】为了使该棒仍然平衡在该位置上，

得：

，由左手定则知所加磁场的方向平行悬线向上．故D正确。

学.科.网

【例6】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（＋1）ILB

B.方向沿纸面向上，大小为（－1）ILB

C.方向沿纸面向下，大小为（＋1）ILB

D.方向沿纸面向下，大小为（－1）ILB

四、带电粒子在匀强磁场中的运动

1．带电粒子在匀强磁场中的运动是各省市每年高考必考内容之一．一般以计算题的形式出现，可以与其他知识相综合，难度中等以上，分值较高，以考查学生的形象思维和逻辑推理能力为主．

2．分析方法：

找圆心、求半径、确定转过的圆心角的大小是解决这类问题的前提，确定轨道半径和给定的几何量之间的关系是解题的基础，有时需要建立运动时间t和转过的圆心角α之间的关系作为辅助．

（1）圆心的确定

①基本思路：

与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一定过圆心．

②两种情形

a．已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图所示，图中P为入射点，M为出射点）．

b．已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图所示，图中P为入射点，M为出射点）．

（2）半径的确定

用几何知识（勾股