1、【 精品教育资源文库 】 第八章 磁场 【研透全国卷】 从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查，重点考查安培力、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综合计算题的形式出现，一般综合考查受力分析、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 . 预测在 2018 年高考中仍将以带电粒子在有界磁场、组合场、复合场中运动的综合分析为重点，出现大型综合题的几率较大 . 考点 内容 要求 题型 一、磁场、安培力 磁场、磁感应强度、磁感线 选择 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 安培力、
2、安培力的方向 二、带电粒子在匀强磁场中的运动 匀强磁场中的安培力 选择、计算 洛伦兹力、洛伦兹力的方向 三、带电粒子在组合场、叠加场中的运动 洛伦兹力的公式 选择、计算 带电粒子在匀强磁场中的运动 质谱仪和回旋加速器 第 1 讲 磁场的描述 磁场对电流的作用 知识点一 磁场 磁感应强度 磁感线 1.磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和 有力的作用 . (2)方向：小磁针 的 N 极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时 的指向 . 2.磁感应强度 (1)定义式： B (通电导线垂直于磁场 ). (2)方向：小磁针静止时 的指向 . (3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身
3、决定，是用 法定义的 . 【 精品教育资源文库 】 3.磁感线 (1)引入：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的 方向跟这点的磁感应强度方向一致 . (2)特点：磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是 的曲线 . (3)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场 (如图所示 ) 答案： 1.(1)运动电荷 (2)N 极 2.(1)FIL (2)N 极 (3)比值 3.(1)切线 (2)闭合 知识点二 电流的磁场 右手螺旋定则 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 磁铁的磁场相似，管内为 磁场且磁场 ，管外为 磁场 环形电流的两侧
4、是 N 极和 S 极，且离圆环中心越远，磁场 安培 定则 立体图 横截 面图 答案：越弱 条形 匀强 最强 非匀强 越弱 知识点三 安培力的大小和方向 1.安培力的大小 (1)磁场和电流垂直时： F . 【 精品教育资源文库 】 (2)磁场和电流平行时： F 0. 2.安培力的方向 (1)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 . (2)安培力的方向特点： F B， F I，即 F 垂直于 B 和 I 决定的平面 . 答案： 1.(1)BIL 2.(1)电流
5、 拇指 (1)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元 的情况有关 .( ) (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)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 .( ) (4)小磁针 N 极所指的方向就是该处磁场的方向 .( ) (5)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强 .( ) (6)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 .( ) (7)安培力可能做正功，也可能做负功 .( ) 答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 考点 磁感应强度 磁感线 1.磁感应强度由磁场本身决
6、定，因此不能根据定义式 B FIL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 N 极的受力方向，也是小磁针静止时 N极的指向 . 考向 1 对磁感应强度的理解 典例 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 【 精品教育资源文库 】 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
7、点 B 值大小为零 D.在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大 解析 磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处的磁感应强度为一恒量，其大小可由 B FIL计算，与试探电流元的 F、 I、 L 的情况无关， A 错 .磁感应强度的方向规定为小磁针 N 极所受磁场力的方向，与放在该处的电流元受力方向垂直， B 错 .当试探电流元的方向与磁场方向平行时，电流元所受磁场力虽为零，但磁感应强度却不为零， C 错 .磁感线的疏 密是根据磁场的强弱画出的，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，磁感线越稀疏的地方，磁感应强度越小，故 D 正确 . 答案 D 考向 2 对磁感线的理解 典例 2 在磁场中某区域
8、的磁感线如图所示，则 ( ) A.a、 b 两处的磁感应强度的大小不等，且 BaBb B.a、 b 两处的磁感应强度的大小相等 C.同一通电导线放在 a 处受力一定比放在 b 处受力大 D.同一通电导线放在 a 处受力一定比放在 b 处受力小 解析 磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、 I、 L 和导线放置的方向与磁感 应强度的方向的夹角有关，故 C、 D 错误；由 a、 b 两处磁感线的疏密程度可判断出 Ba Bb，所以 A 正确， B 错误 . 答案 A 描述磁场的强弱和方向，可以用磁感应强度定量描述，也可以用磁感线形象描述，二者是统一的 .另外需要
9、注意电荷在电场中不受电场力，则该点电场强度一定为零；电流在磁场中不受磁场力，该点的磁感应强度不一定为零 . 考点 安培定则的应用及磁场的叠加 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的磁场时应分清 “ 因 ” 和 “ 果 ”. 【 精品教育资源文库 】 因果 磁场 原因 (电流方向 ) 结果 (磁场方向 ) 直线电流的磁场 大拇指 四指 环形电流的磁场 四指 大拇指 2.磁场的叠加 (1)磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同、利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解 . (2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而
10、成的 . 典例 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、 b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C.c、 d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D.a、 c 两点处磁感应强度的方向不同 解题指导 解答本题时需掌握以下三点： (1)正确应用安培定则判断磁场中各点磁感应强度的方向
11、. (2)认识到电流产生的磁场的磁感应强度的大小不仅跟电流大小有关，还跟场点到导线的距离有关 . (3)会正确应用平行四边形定则 . 解析 由安培定则可知 ，两导线在 O 点产生的磁场均竖直向下，合磁感应强度一定不为零， A 错误；由安培定则可知，两导线在 a、 b 两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流 M 在 a 处产生磁场的磁感应强度等于电流 N 在 b 处产生磁场的磁感应强度，同时电流 M 在 b 处产生磁场的磁感应强度等于电流 N 在 a 处产生磁场的磁感应强度，所以 a、 b 两点处磁感应强度大小相等、方向相同， B 错误； 根据安培定则，两导线在 c、 d 两处产生的磁场
12、分别垂直 c、 d 两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知， c、 d 两点处的磁感应强度大小相【 精品教育资源文库 】 等、方向相 同， C 正确； a、 c 两点处磁感应强度的方向均竖直向下， D 错误 . 答案 C 变式 1 (多选 )如图所示，两根平行长直导线相距 2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流； a、 b、 c 是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为 l2、 l 和 3l.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是 ( ) A.a 处的磁感应强度大小比 c 处的大 B.b、 c 两处的磁感应强度大小相等 C.a、 c 两处的磁
13、感应强度方向相同 D.b 处的磁感应强度为零 答案： AD 解析：对于通电直导线产生的磁场，根据其产生磁场的 特点及安培定则，可知两导线在 b 处产生的磁场等大反向，合磁场为零， D 正确；两导线在 a、 c 处产生的磁场都是同向叠加的，但方向相反， C 错误；由于 a 离导线近， a 处的磁感应强度比 c 处的大， A 正确， C 错误 . 解决磁场的叠加的思路和步骤 (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的大小关系 . (3)根据矢量合成法则确定合磁场的大小和方向 . 考点 安培力的分析与计算 1.计算安培力公式 F BIL，应用时要注意： (
14、1)B 与 L 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 I 平行时， F 0. 弯曲导线的有效长度 L，等于连接两端点线段的长度 (如图所示 )；相应的电流沿 L 由始端流向末端 . 【 精品教育资源文库 】 2.方向：根据左手定则判断 . 安培力一定与磁场垂直，也一定与电流垂直，但电流和磁场方向不一定垂直 . 考向 1 安培力大小 典例 4 如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去 平衡的是 ( ) 解析 根据安培力 F BIL，这里的 B、 I 都相同，决定安培力大小的就是 L 了， L 大则F 大，就易使天平失去平衡 .显然，选项 C 中的导线有
