高考物理总复习教师用书第九章 磁 场

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第九章磁 场
求 考
磁场、磁感应强度、磁感线 1.命题规律
(或复合场)中的运动问题,对安培力、洛伦
电 粒 子 的 运动 问 题 多 以 计算 题 的 形 式 出
现,综合考查受力分析、动力学关系、功能
关系、圆周运动、平抛运动等知识,难度较
大,分值较高。
2.考查热点
在有界磁场、组合场、叠加场中运动的综合
分析为重点,出现大型综合题的概率较大。
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
洛伦兹力、洛伦兹力的方向 Ⅰ
洛伦兹力公式 Ⅱ
带电粒子在匀强磁场中的运动 Ⅱ
质谱仪和回旋加速器 Ⅰ
55 课时 磁场及其对电流的作用(双基落实课)
点点通() 磁场和磁感应强度
1磁场的基本性质
磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用。
2磁感线
为了形象地描述磁场,在其中画出的一系列有向的曲线,曲线上各点的线方向
为该点的磁场方向。
3磁感应强度
(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向。
(2)定义式:B (通电导线垂直于磁场)
(3)方向:小磁针静止时 N
极所指的方向。
(4)单位:特斯拉,符号 T
4匀强磁场
(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。
(2)磁感线分布特点:疏密程度相同、方向相同的平行直线。
[小题练通]
1(多选)(科教材原题)小段长L的通电直导线放在磁感应强度B的磁场中,
当通过它的电流为 I时,所受安培力为 F。以下关于磁感应强度 B的说法正确的是(  )
A.磁感应强度 B一定等于
B.磁感应强度 B可能大于或等于
C.磁场中通电直导线受力大的地方,磁感应强度一定大
D.在磁场中通电直导线也可以不受力
解析:BD 只有在通电直导线垂直于磁场时,B=才成立,通电直导线和磁场不垂
直时,B>,通电直导线和磁场平行时,导线不受力,故 A错误,BD正确;磁感应强度是
用比值法定义的,通电直导线受力大的地方,磁感应强度不一定大,C错误。
2(多选)(鲁科教材原题)下列说法正确的是(  )
A.磁感线从磁体的 N极发出,终止于磁体的 S
B.磁感线可以表示磁场的方向和强弱
C.磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场
D.因为异名磁极相互吸引,所以放入通电螺线管内的小磁针的 N极一定指向通电螺
线管的 S
解析:BC 磁感线是闭合曲线,A错误;磁感线可以表示磁场的方向和强弱,B
确;磁铁和电流都能产生磁场C确;通电螺线管内部的磁场方向从 S极指N极,则
放入其中的小磁针的 N极指向与其内部磁场方向一致,即指向通电螺线管的 N极,故 D
误。
3.(2019·)1086
写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家()以磁石磨针锋,则能指南,
线分布如图所示,结合上述材料,下列说法正确的是(  )
A.在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极,指北的
磁极叫南极
B.对垂直射向地球表面宇宙射线中的高能带电粒子,在南、北极所受阻挡作用最弱,
赤道附近最强
C.形成地磁场的原因可能是带正电的地球自转
D于地磁场的影响斯特发现电流磁中,通电导线应相对平地
直放
解析B 地球内部存在磁场,地磁南极在地理北极附近,所以在地磁场的作用下
小磁针静止时指南的磁极叫南极,指北的磁极叫北极,选项 A错误;在地球的南北极地磁
场的方向几乎与地面垂直,对垂直射向地球表面宇宙射线中的高能带电粒子,在南、北极
所受阻挡作用最弱,赤道附近的磁场方向与地面平行,则高能粒子所受的磁场力最大,选
B正确;地球自转方向自西向东,地球的南极是地磁场的北极,由安培定则判断可能地
球是带负电的,选项 C错误;在奥斯特发现电流磁效应的实验中,若通电导线相对水平地
面竖直放置,地磁场方向与导线电流的方向垂直,则根据安培定则可知,地磁场对实验的
影响较大,故在进行奥斯特实验时,通电导线南北放置时实验现象最明显,选项 D错误。
[融会贯通]
(1)磁感应强度是用比值法定义的物理量,只有在通电直导线和磁场方向垂直时,定义
B=才成立,通电直导线在磁场中受力为零时,磁感应强度不一定为零。
(2)磁感线可以表示磁场的方向和强弱,放入磁场中的小磁针静止时 N极所指的方向和
该点的磁场方向一致。
点点通() 安培定则的应用与磁场叠加
1电流周围的磁场(安培定则)
直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 形电流的磁场
特点
磁极、匀强磁场
线处磁场
形磁铁的磁场相
,管内为匀强磁场
磁场最强,管
匀强磁场
形电流的N
S极,
心越远,磁场
2.磁场的叠加
磁感应强度是矢量,磁场叠加时符合矢量运算的平行四边形定则。
[小题]
1.图所示,圆上带有大荷,当沿顺时针方
动时,abc小磁针动,以下说法正确的是(
)
AabcN纸里转
BbN极向纸外转acN极向纸里转
CbcN纸里转aN极向纸外转
DbN极向纸里转acN极向纸外转
解析B 由于圆环带负电荷,故当圆环沿顺时针方向转动时,等效电流的方向为
逆时针,由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外,环外磁场方向垂直纸面向里,磁
场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时 N极的指向,所以小磁针 bN极向纸
外转,acN极向纸里转。故 B正确。
2(鲁科教材原题)线通以如图所
示的电流 I那么两电流的磁场在导线平面内方向一的是(  )
A区域 12      B区域 34
C区域 13 D区域 24
解析:C 根据安培定则判断,两电流的磁场在导线平面内方向一致的是区域
13,故 C正确。
3()线
MN,通有大小相等方向相的电流 IMN
等的 P点处,MN导线在该点产生的磁场的方向如何?说说理M
导线受的安培力方向又怎样?
定则P方向
根据安培定则知,N线在 M导线处产生的磁场方向水平向右,再根据左手定则,M导线
受到的安培力方向竖直向上。
答案:平向,理由见解析 直向上
[融会贯通]
(1)通电螺线管内部磁感线的方向是从 S极指向 N极,磁感线是闭合曲线。
(2)判断合磁场的方向,要先确定每个电流在该点产生的磁场的方向,再根据平行四边
形定则合成后判断。
点点通() 磁场对电流的作用——安培力
1安培力的大小
FBIL sin θ θ为磁感应强度电流方向的夹角
(1)当磁场电流垂直时,安培力最大,FmaxBIL
(2)当磁场电流平行时,安培力为
2安培力的方向——左手定则
伸开左手使四个手垂直,并且都与手同一面内;让感线从
掌心进入,并使指向电流的方向,指所指的方是通电导线在磁场中所受安
培力的方向。
[注意] FBFI,但 IB的方向可成任意夹角。
[小题]
1.下面的几示了磁场对通电直导线的作用力,其中 F的方向正确的是(  )
解析:C 根据左手定则判断可知,AF方向向右,BF方向向下,CF
向向下,D中磁场与电流平行,F0,故只有 C正确。
2(粤教教材原题)一小段通电直导线放入磁场中,导线受安培力的作用。关于安
培力的方向,下列说法中正确的是(  )
A.安培力的方向一定磁感应强度的方向相同
B.安培力的方向一定磁感应强度的方向垂直,不一定电流方向垂直
C.安培力的方向一定电流方向垂直,不一定磁感应强度方向垂直
D.安培力的方向一定电流方向垂直,也一定磁感应强度方向垂直
解析D 安培力的方向一定跟电流方向垂直,也一定跟磁感应强度方向垂直,故
D正确。
3.()
示。1982 成了2.2 g (金属
EF 的质)加速10 km/s 的电(规炮速度2 km/s)
2 m,长为 100 m,通过的电流为 10 A所加匀
强磁场的磁感应强度和磁场的最大功率有多大(摩擦不计)?
解析:根据安培力 FBIL
再根据动能定理 Fsmv2
解得 F1.1×103 NB55 T
根据 PFv,解得 P1.1×107 W
答案:55 T 1.1×107 W
[融会贯通]
(1)安培力的方向一定跟磁感应强度和电流的方向都垂直。
(2)导体中的电流方向和磁感线方向平行时,导体不受安培力的作用,应用左手定则时
首先要排除这种情况。
(3)应用 FBIL 计算安培力的大小时,L一定是有效长度。
1磁场叠加问题的分析思路
(1)确定磁场场,如通电导线。
(2)
一点上产生的磁场的大小和方向,如图所示 MNc点产生
的磁场磁感应强度分BMBN
(3)应用平行形定则进行合成,如图中 c点的合磁场磁感
应强度为 B
2安培力作用下导体的平衡问题
(1)导体中的电流方向磁场方向,先利左手定则判断出安培力的方向,然后对
导体进行受力分析,结合力的平衡条件求解
(2)判断出安培力的方向,对导体进行受力分析,然后结合力的平衡条件
定安培力的方向和大小类试括安培力在内的力动问题,通常
矢量三角形法”或“相似三角形法”求解
[课堂综合训练]
1.(2017·)ab U
臂之间,电键闭合后导体的安培力方向(  )
A.向上        B.向下
C.向 D.向
解析:D 根据图中所示的电流方向,由安培定则知 U
铁芯下端为 N极,上端为 Sab 中的电流方向由 ab,由左手
定则可知导体棒受到的安培力方向向右,选项 D正确。
2.(多选)如图所示,两根平行长直导线相2l,通有大小相等、方向
相同的定电流abc是导线所在平面内的点,左侧导线
l3l。关于点处的磁感应强度,下列正确的是(
)
Aa处的磁感应强度大小c处的大
Bbc处的磁感应强度大小相等
Cac处的磁感应强度方向相同
Db处的磁感应强度为
解析:AD ac两点处的磁感应强度是两导线电流产生的磁场的合磁感应强度,由
a点比 c点距离两导线较近,所以 a处的磁感应强度比 c处的大,A正确;根据安培定则
知,ac两处磁感应强度方向相反,C错误;b点位于两导线中间,两导线在 b点处产生的
磁场大小相等,方向相反,合磁感应强度为零,c处磁感应强度不为零,D正确,B错误。
3.线I线
感应强度为 BGH CD d金属棒 MN 所受安培力大
(  )
AFBId BFBIdsin θ
CF DFBIdcos θ
析:C 金MN 与磁感应B垂直,金MN 的有效长L所以 F
BIL=,选项 C正确。
4目前界上输送率最大的直—哈()()特高
正式段直流电线长度 l200 m,通有从西向东 I4 000 A 定电流,该
处地磁场的磁感应强度 B5×105 T,磁倾角(磁感线与水平面的夹角)5°(sin 5°0.1)
则该段导线所受安培力的大小和方向为(  )
A40 N,向北与水平面成 85°角斜向上方
B4 N,向北与水平面成 85°角斜向上方
C4 N,向南与水平面成 5°角斜向下方
D40 N,向南与水平面成 5°角斜向下方
解析:A 地磁场方向(从南向)与电流方向垂直,安培力 FBIl40 NBC
错;北半球地磁场磁感线相对水平面向下倾斜,由左手定则可知,导线所受安培力方向向
北与水平面成 85°角斜向上方,A项对,D项错。
5.CDEF L
E0mRab
合回平面θ
使ab 静止,空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其
方向分(  )
A.,平向
B.,垂直于回平面向上
C.,直向下
D.,垂直于回平面向下
析:D ab 受力析,重力、支和安培力如图
从图力沿斜面小,故安
培力的最小值为 FAmgsin θ,故磁感应强度的最小值为 B==,
根据欧姆定律,有 E0IRB=,由左手定则可知,磁感应强
度方向垂直于回路平面向下,故 D正确。
1.,垂导线
I1I2I1>I2H线
该点的磁感应强度方向可能为图中的(  )
AB1          BB2
CB3 DB4
C H
的磁场方向如图所示,根据平行四边形定则可判定,H点的合磁感应强度
方向可能为 B3方向,C正确。
2.如图所示,用匀强磁场的磁感应强度。选图所示的
载流线圈相同,MN 相等,将它
方。线圈中通有大小相同的电流,平处于平衡状态磁场发生微
变化平最容易失去的是(  )
解析:A 由 FnBIL 可知,磁场发生变化时,选项图中流线在磁场中的
有效长度线所受的安培力化越容易失由题图可知,选
A合题意。
3.如图所示平行糙金定在匀强中,磁感
B(画出)Lm
ab 垂直平行置并触良金属ab 摩擦
μ=。在安培力的作用下,金属棒 ab 速度 v0匀速运动,通过改变
磁感应强度的方向,可使流过金属棒 ab 的电流最小,时磁感应强度的方向与竖直方向的
夹角(  )
A37° B30°
C45° D60°
B ab
强度的方向与竖直方向成 θ角,则有 BILcos θfμFNμ(mgBILsin
θ)BILθ
30°B正确。
4.如图所示,平行导abcd 在匀强磁场中,匀强磁场
直向上,将一根金属棒 PQ放在导上,使
保持良好接t0金属棒 PQ中通以变化的电流 I,同时金属PQ使其运动,
知电It系式Ikt(kk>0)属棒 PQ
一定。直向下为正方向,则选图中表示金属棒 PQ的速度 v加速度 at
的关系可能正确的是(  )
解析B 根据顿第律得,金属棒 PQa=,fμNμFAμBIL
μBLkt联立解得加ag,与时间成线关系C错误;t0流为零
安培力,只有重力,加度竖直向下,为正值,故 D错误;由上分析知,开始时金属棒
PQ度方向向下,与度方向相,所以金属棒 PQ速运动,加逐渐减小,即
逐渐小的速运动,后加方向向上,逐渐逐渐
大的变减速运动,故 A错误,B正确。
5()(2018·)
线L1L2L1中的电流方向向L2中的电流方向向上L1的正上方有 ab
点,它相对于 L2称。整个处于匀强磁场中,磁场的磁感应强
度大小为 B0,方向垂直于面向ab点的磁感应强度大小分B0B0,方向
也垂直于面向。则(  )
A.流L1的电流在 b点产生的磁感应强度大小为 B0
B.流L1的电流在 a点产生的磁感应强度大小为 B0
C.流L2的电流在 b点产生的磁感应强度大小为 B0
D.流L2的电流在 a点产生的磁感应强度大小为 B0
AC b
B0B0B1B2aB0B0B1B2,由上两式解得 B1
B0B2B0,故 AC正确。
6()
通电直导线,电流方向指向读者abcd是以直导线为圆的同一圆周上的点,在
点中(  )
Aab点磁感应强度相同
Ba点磁感应强度最大
Ccd点磁感应强度大小相等
Db点磁感应强度最大
解析:CD 根据安培定则,直导线电流的磁感应强度如图所示。
根据平行四边形定则,abcd个点的磁感应强度情况如图所示。
c点与 d点合磁感应强度大小相等;a磁感应强度为两磁感应强度之差
值,最小;b点磁感应强度等于两个磁感应强度的代数和,最大,故 CD正确。
7.()直导线 ab相平行放所示
线O线线点 ,
MN导线线的中垂线上O点的距离等,aM MN
夹角θ若两线中通有大小相等、方向相定电流 I
导线中的电流在 M处产生的磁感应强度大小为 B0,则关于线段 MN
上各点的磁感应强度,下列说法中正确的是(  )
AM点和 N点的磁感应强度方向一定相同
BM点和 N点的磁感应强度大小2B0cos θ
CM点和 N点的磁感应强度大小2B0sin θ
D.在线段 MN 上有磁感应强度为的点
解析:AC 作出两根导线在 MN两处产生的磁感应强度的图示如图所示,根据
平行四边形定则出合磁感应强度,MN两处磁感应强度相,大小为 B2B0sin θ,选
AC正确,B错误;由图可知,线MN 点磁感应强度方向水平向右且不为零,
选项 D错误。
8.()mab θ
dab μab
上静止,如图所示。选四个侧视图中,出了可能的
匀强磁场方向,其中 ab 轨之间摩擦力可能为的图是(  )
解析:AB 选项 A中,ab 可能受重力、安培力、力作用处于静止状态,如
1所示,所以 ab 与导间的摩擦力可能为零。选项 B中,ab 可能受重力、安培力作用处
于静止状态,如图 2所示,所以 ab 与导间的摩擦力可能为零。选项 CD中,ab 受重力、
安培力、导轨弹力作用均具有下滑趋势,故一定受到沿导向上的静摩擦力,如图 34
示,所以 ab 与导间的摩擦力一定不为零。上所AB正确。
9.(2019·)L0.5 m
ab m1 kg的电阻 R0
0.9 Ω 轨接触良好; E10 V ,内阻 r0.1
Ω,电阻 R4 Ω加匀强磁场的磁感应强度 B5 T,方向垂直
ab平面的α53°ab μ
0.5(最大静摩擦力等于摩擦)滑轮摩擦不计,轻绳ab 的拉力为平方向,
重力加速度 g10 m/s2ab 处于静止状态sin 53°0.8cos 53°0.6
(1)通过 ab 的电流大小和方向
(2)ab 的安培力大小
(3)重物重力 G围。
解析:(1)ab 的电流大小为 I==2 A
方向为 ab
(2)ab 受到的安培力为 FBIL5 N
(3)ab 受力分析如图所示,
最大静摩擦fmμFNμ(mgFcos α)3.5 N
当最大静摩擦力方向向右时
FTFsin αfm0.5 N
当最大静摩擦力方向向左时
FTFsin αfm7.5 N
FTG
所以 0.5 NG7.5 N
答案:(1)2 A 电流方向为 ab (2)5 N (3)0.5 NG7.5 N
56 课时 磁场对运动电荷的作用(重点突破)
考点一 对洛伦兹力的理
1洛伦兹力的大小
(1)vB时,F0
(2)vB时,Fq v B
(3)vB夹角θ时,Fq v B sin _θ
摘要:

第九章磁 场考纲要求考情分析磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ1.命题规律近几年高考对该部分内容考查的重点是安培力、洛伦兹力以及带电粒子在磁场(或复合场)中的运动问题,对安培力、洛伦兹力的考查多以选择题的形式出现,对带电粒子的运动问题多以计算题的形式出现,综合考查受力分析、动力学关系、功能关系、圆周运动、平抛运动等知识,难度较大,分值较高。2.考查热点预计在今后的高考中仍将以带电粒子在有界磁场、组合场、叠加场中运动的综合分析为重点,出现大型综合题的概率较大。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洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ洛伦兹力公式Ⅱ带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ...

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