1、【 精品教育 资源文库 】 第 9 单元 磁场 高考热点统计 要求 2014年 2015年 2016年 2017年 高考基础要求 及冷点统计 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 19 18 磁场、磁感应强度、磁感线 ( ) 以上考点为高考基础要求 ,偶尔出现在选择题中 ,复习时要侧重对基本概念和规律的理解 . 安培力、安培力的方向 24 22 19 21 匀强磁场中的安培力 15 24 24 洛伦兹力 、洛伦兹力的方向 16 18 24 洛伦兹力公式 16 14 19 15 16 18 24 带电粒子在匀强磁场中的运动 20 18 18 18 24 质谱仪和回旋加速器 15 考情分析 1.磁
2、场是近几年高考重点考查的内容 ,特别是带电粒子在磁场中的运动问题 ,几乎每年都会考查 .对磁感应强度、磁感线、安培力的考查频率也比较高 .考查的题型既有选择题 ,又有计算题 . 2.高考中常把磁场和其他知识综合起来考查 ,比如导体棒在安培力作用下的平衡和 加速问题、导体棒切割磁感线产生感应电动势的问题等 . 3.带电粒子在有界场、混合场中的运动问题仍是本单元重点考查的内容 ,极易成为试卷的压轴题 . 第 24讲 磁场的描述 磁场对电流的作用 一、磁场、磁感应强度 1.磁场 (1)基本性质 :对放入其中的磁体或运动电荷 (电流 )有 ,磁体、电流之间都是通过 发生相互作用的 . (2)方向 :小
3、磁针静止时 所指的方向 . 2.磁感应强度 (1)物理意义 :表示磁场 的物理量 . (2)定义式 : .单位 :特斯拉 ,简称特 ,符号是 T. (3)方向 :小磁针静止时 所指方向 . 3.几种常见的磁场 图 24-1 【 精品教育 资源文库 】 二、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 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 的方向 ,这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 . 【思维辨析】 (1)磁场是客观存
4、在的 ,磁感线实际上是不存在的 ,磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向 . ( ) (2)磁场中某点磁感应强度的方向 ,跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致 . ( ) (3)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零 . ( ) (4)将通电导线放入磁场中 ,若不受安培力 ,说明该处磁感应强度为零 . ( ) (5)通电导线在磁感应强度越大的地方所受安培力越大 . ( ) 【思维拓展】 有人根据 B= 提出 :磁场中某点的磁感应强度 B跟磁场力 F成正比 ,跟电流 I和导线长度 L的乘积 IL 成反比 ,这种说法有什么问题 ? 考点一 磁感应强度、磁场的叠加 考向一 磁感应强度的理
5、解 (1)磁感应强度由磁场本身决定 ,因此不能根据定义式 B= 认为 B与 F成正比 ,与 IL成反比 . (2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入 ,如果平行磁场放入 ,则其所受安培力为零 ,但不能说该点的磁感应强度为零 . (3)磁感应强度是矢量 ,其方向为放入其中的小磁针静止时 N 极的指向 . 1 关于磁感应强度 B,下列说法中正确的是 ( ) A.磁场中某点 B的大小 ,跟放在该点的试探电流元的情况有关 B.磁场中某点 B的方向 ,跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致 C.若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用 ,该点 B为零 D.长度为 L、电流为 I的导线在磁场
6、中受力为 F,则磁感应强度 B大于或等于 考向二 磁感应强度 B与电场强度 E的比较 磁感应强度 B 电场 强度 E 物理意义 描述磁场强弱的物理 量 描述电场强弱的物 理量 定义式 B= (I与 B垂直 ) E= 方向 磁感线切线方向 ,小磁针 N极受力方向 (小磁针静止时 N极所指方向 ) 电场线切线方向 ,正电荷受力方向 大小决定因素 由磁场决定 ,与电流元无关 由电场决定 ,与试探电荷无关 场的叠加 合磁感应强度等 合电场强度等于【 精品教育 资源文库 】 于各磁场的磁感应强度的矢量和 各电场的电场强度的矢量和 2 (多选 )下列说法中正确的是 ( ) A.电荷在某处不受电场力的作用
7、 ,则该处电场强度为零 B.一小段通电导线在某处不 受磁场力作用 ,则该处磁感应强度一定为零 C.电场中某点电场的强弱 ,用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表征 D.磁场中某点磁场的强弱 ,用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表征 考向三 电流的磁场及安培定则 安培定则 磁感线 磁场特点 直线电流的磁场 无磁极、非匀强磁场 ,且距导线越远磁场越弱 环形电流的磁场 环形电流的两侧分别是N极和 S极 ,且离圆环中心越远磁场越弱 通电螺线管的磁场 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 3 如图 24-2所示 ,直
8、导线 AB、螺线管 E、电磁铁 D三者相距较远 ,其磁场互不影响 ,当开关 S闭合后 ,则小磁针北极 N(黑色一端 )指示磁场方向正确的是 ( ) 图 24-2 A.a B.b C.c D.d 考向四 磁场的叠加 解决磁感应强度叠加问题的思路和步骤 : (1)根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向 ; (2)判断各分磁场的磁感应强度大 小关系 ; (3)根据矢量合成法则确定合磁感应强度的大小和方向 .两分矢量在同一直线上 ,则同向相加 ,反向相减 ,两分矢量不在同一直线上 ,根据平行四边形定则 ,以两分矢量为邻边 ,作平行四边形 ,对角线为合矢量 . 4 2017全国卷 如图 24-3所示
9、 ,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 ( ) 图 24-3 A.0 B. B0 【 精品教育 资源文库 】 C. B0 D.2B0 考点二 安培力的大小 与方向 1.用公式 F=BIL计算安培力大小时应注意 (1)B与 I垂直 . (2)L是有效长度 . 公式 F=ILB中 L指的是“有效长度” .当 B与 I垂直时 ,F 最大 ,F=ILB;当 B与
10、 I平行时 ,F=0. 弯曲导线的有效长度 L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度 (如图 24-4 所示 ),相应的电流方向沿 L由始端流向末端 . 图 24-4 闭合线圈通电后 ,在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零 . 2.方向 :根据左手定则判断 . 5 (多选 )2017全国卷 如图 24-5所示 ,三根相互平行的固定长直导线 L1、 L2和 L3两两等距 ,均通有电流I,L1中电流方向与 L2中的相同 ,与 L3中的相反 ,下列说法正确的是 ( ) 图 24-5 A.L1所受磁场作用力的方向与 L2、 L3所在平面垂直 B.L3所受磁场作用力的方向与 L1、 L2所在平面
11、垂直 C.L1、 L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 1 1 D.L1、 L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 1 式题 如图 24-6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=150 .流经导线的电流为 I,方向如图中箭头所示 .导线abcd所受到的安培力的合力 ( ) 图 24-6 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
12、下 ,大小为 ( -1)ILB 考点三 安培力作用下导体的运动 判定导体运动情况的基本思路 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势 ,首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况 ,然后利用左手定则准确判定导体的受力情况 ,进而确定导体 的运动方向或运动趋势的方向 . 6 一个可以自由运动的线圈 L1和一个固定的线圈 L2互相绝缘垂直放置 ,且两个线圈的圆心重合 ,如图 24-7所示 .当两线圈中通以图示方向的电流时 ,从 左向右看 ,线圈 L1将 ( ) 【 精品教育 资源文库 】 图 24-7 A.不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.在纸面内平动 规律总结 五种常用判定方法
13、电流元法 分割为电流元 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 结论法 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 考点四 安培力作用下的平衡与加速 (1)选定研究对象 ;(2)变三维为二维 ,如侧视图、剖面图或俯视图等 ,并画出平面受力分析图 ,其中安培力的方向要注意 F 安 B、 F 安
14、 I;(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解 . 7 2015全国卷 如图 24-8所示 ,一长为 10 cm 的金属棒 ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中 ;磁场的磁感应强度大小为 0.1 T,方向垂直于纸面向里 ;弹簧上端固定 ,下端与金属棒绝缘 .金属棒通过开关与一电动势为 12 V的电池相连 ,电路总电阻为 2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量均为 0.5 cm;闭合开关 ,系统重新平衡后 ,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了 0.3 cm,重力加速度大小取 10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向 ,并求出金属棒的质量 . 图 24-8 【 精品教育 资源文库 】 式题 1 (多选 )2016广州三模 如图 24-9所示 ,质量为 m、长度为 L的直导线用两绝缘细线悬挂于 O、 O,并处于匀强磁场中 ,当导线中通以沿 x轴正方向的电流 I,且导线保持静止时 ,悬线与竖直方向夹角为 ,则磁感应强度方向和大小可能为 (重力加速度为 g) ( ) 图 24-9 A.z轴正方向 , tan B.y轴正方向 , C.z轴负方向 , tan D.沿悬线向上 , sin 式题 2 (多选 )我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器 .电磁弹射系统由电源
