高2021届高2018级高三物理一轮复习第九章第1讲

1、2第九章 JIJIUZHANG磁场五年高考（全国卷）命题分析五年常考热点五年未考重点磁场和磁感应强度的矢量合成201820171卷19题、2卷20题3卷18题1带电粒子在 礙场中运动的 多解问题2.回旋加速器 的原理和应用3 繼流体发电 机、电磁流量 计和霍尔元件4带电粒子在 周期性变化的 繼场中的运动安培力及安培力作用下的平衡和运动问题2019201720151卷17题1卷19题、2卷21题1卷24题带电粒子在磁场中的运动20192017201620152卷17题,3卷18题2卷18题2卷18题、3卷18题1卷14题、2卷19题带电粒子在叠加场中的运动20171卷16题带电粒子在组合场中的运

2、动20192018201720161卷24题1卷25题、2卷25题、3卷24题3卷24题1卷15题1 考查方式：高考对本章内容考查命题频率极高，常以选择题和汁算题两种形式出题，选择题一般考查磁场的基础知识和基本规律，一般难度不大：计算题主要是考查安培力、带电粒子在磁场中的运动与力学、电学、能量知识的综合应用，难度较大，常作为高考的压轴题.2命题趋势：（1）磁场的基础知识及规律的考查：（2）安培力、洛伦兹力的考查；（3）带电粒子在有界磁场中运动的临界问题，在复合场中的运动问题：（4）磁场与现代科学知识的综合应用.第1讲磁场及其对电流的作用过好双基关 回扣聂础知识训练基础题目一、磁场、磁感应强度1

3、 磁场的基本性质磁场对处于英中的磁体、电流和运动电荷有之的作用.2磁感应强度物理意义：描述磁场的强弱和方向.泄义式：B=(通电导线垂直于磁场).方向：小磁针静止时N极的指向.单位：特斯拉，符号为T.3匀强磁场定义：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.特点：磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线.4地磁场(1)地磁的N极在地理南极附近,S极在地理北旻附近，磁感线分布如图1所示.地磁s极地理北极图1在赤道平面上，距离地球表而髙度相等的各点，磁感应强度111笠但方向水平吐5磁场的叠加磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形左则或正交分解法进行合成 与分解.【

4、判断正误】(1)磁感应强度为0的地方，电流受到的安培力不一左为0.( X )电流受到安培力为0的地方，磁感应强度一左为0.( X )磁感应强度B泄等于务.(X )(4)磁场中电流受到的安培力大的地方.磁感应强度一泄大.(X )【自测1】(多选)(2019四川绵阳市第二次诊断)如图2所示是我国最早期的指南仪器司南, 静止时它的长柄指向南方，是由于地球表而有地磁场下列与地磁场有关的说法，正确的是()图2地磁场是一种物质，客观上存在地球表而上任意位置的地磁场方向都与地而平行通电导线在地磁场中可能不受安培力作用运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力可以对运动电荷做正功|参考答案AC试题解析地戏场是客观存在的

5、一种物质,磁感线是人们为了研究方便而假想出来的.故A正 确；磁感线是闭合的曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故B错误；当 通电导线与地磁场平行放置时，导线不受安培力，故C正确；由于洛伦兹力始终与速度方向垂 直,所以运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力不做功，故D错误.二 磁感线和电流周围的磁场1.磁感线的特点磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向.磁感线的疏密程度泄性地表示磁场的魁,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.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.同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切.磁感线是

6、假想的曲线，客观上并不存在.2几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图3所示)条形磁铁蹄形磁铁(2)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4N彳备立体图V-N*-删二S n、追横截面图(0) 纵截面图iXI g g 3LZx【自测2】如图4所示，甲.乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线I参考答案IXXX己三、安培力的大小和方向1 大小若/B.F=O：若 /丄B.F=BIL.2

7、方向可以用左手左则来判圧:伸开左手，使拇指与其余四个手指垂宣，并且都与手掌在同一个平而内, 让磁感线从掌心进入，并使四指指向戦的方向,这时醴所指的方向就是通电导线在磁场中 所受安培力的方向.安培力方向总垂直于B、/所决泄的平而,即一泄垂直于B和人但B与/不 一定垂直.3两平行通电导线间的作用同向电流相互吸引.反向电流相互排斥.【自测3】以下说法中正确的是（）通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行安培力的方向可以用右手立则来判立磁感线可以形象地描述各点的磁场强弱和方向,磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在 该点静止时N极所指的方向一致放苣在磁场中1 m长的导线，通过1 A的电流，该处磁

8、感应强度是1 T.则导线受到的安培力为1 NI参考答案C研透命题点 细硏考纲和冃題分析突破命题点髙考热点/讲透练熟命题点一 安培力和磁场的叠加1 安培定则的应用在运用安培左则判左直线电流和环形电流的磁场时应分淸“因”和“果因果磁场原因（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 磁场叠加问题的解题思路图5（1）确宦磁场场源，如通电导线.（2）泄位空间中需求解磁场的点，利用安培立则判泄各个场源在这一点上产生的磁场的大小和 方向如图5所示为M、N在c点产生的磁场Bm、Bn.（3）应用平行四边形左则进行合成，如图中的合磁场B.题型1 安培力的大小和方向【例1】（20

9、19-全国卷I17）如图6,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固立 于匀强磁场中，线框平而与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接已知导 体棒MN受到的安培力大小为化则线框厶MN受到的安培力的大小为（）A.2F B.1.5F C.0.5F D.0I参考答案B试题解析设三角形边长为人通过导体棒MN的电流大小为人則根据并联电路的规律可知通 过导体棒ML和ZjV的电流大小为如图所示，依題意有F=BIIM导体棒ML和LN所受安培 力的合力为Fi=|b/Z=F,方向与F的方向相同，所以线框厶A/N受到的安培力大小为F+F】 = 5F,选项B正确.【变式1 （2019-陕西汉中

10、市期末）如图7所示，三根相互平行的固定长直导线G厶2和厶3两两 等距，通过厶|、厶2中的电流相同Zl、厶2中的电流方向垂直纸面向里厶3中的电流方向垂直纸而 向外，在三根导线与纸面的交点所构成的等边三角形的中心上放有一电流方向垂直纸而向外 的通电长直导线，则该导线受到的安培力的方向为（）/ 、厶 gb图7A.指向bB.指向厶2C.指向厶3D.背离厶I参考答案C试题解析因同向电流之间相互吸引，异向电流之间相互排斥，可知厶对等边三角形的中心上 的导线是吸引力，方向指向厶3；而导线厶1和厶2对等边三角形的中心上的导线都是斥力，因大小 相等且互成120。角，则其合力方向指向则三条导线对等边三角形的中心上

11、的导线的安培力 的合力方向指向厶3,故选C.题型2磁场的叠加【例2 （2019-陕西渭南市教学质检（二）有两条长直导线垂直水平纸而放置，交纸而于“、b两 点，通有大小相等的恒定电流，方向如图&、b的连线水平,c是ab的中点,d点与c点关于b点 对称已知c点的磁感应强度为BM点的磁感应强度为血,则关于“处导线在d点产生磁场的 磁感应强度的大小及方向，下列说法中正确的是（）0-Qacbd图8B+B2,方向竖直向下方向竖直向上C.y+B?,方向竖直向上D.y 52,方向竖直向下I参考答案D试题解析根据安培定则，“、b导线在c点的磁场方向都向下，因“、b导线通有大小相等的恒 定电流，故b导线在C点的磁

12、场为#，由于b距离C点和点一样，所以b导线在d点的磁场大RR小为才，方向向上：根据安培定则皿导线在点的磁场方向向下，则其大小为y-B2.【变式2 （2019-江苏泰州市上学期期末）如图9所示,在磁感应强度大小为Bo的匀强磁场中，两 长直导线P和0垂直于纸而固定放巻，两者之间的距离为/在两导线中均通有方向垂直于纸面 向里且大小相等的电流时,纸而内与两导线距离为/的“点处的磁感应强度为零若仅让P中的 电流反向，则“点处磁感应强度的大小为（）A2B BC.D.B（）a图9I参考答案B试题解析在两字线中均通有方向垂直于纸面向里的电流/时，纸面内与两导线距离为/的 点处的磁感应强度为0由此可知，外加的磁

13、场方向与PQ平行，且由Q指向P,即B】=Bx依据几何关系有：Bpcos30o=*Bo,解得通电导线P或Q在“处的磁场大唠叔小均为Bp=当P中的电流反向其他条件不变，再依損几何关系及三角知识,则有：B2= Bp=*B（）,方向垂直于PQ向上，由矢量的合成法则，那么a点处磁感应强度的大小为B寸时+（平民）2=平弘故B正确.A、C、D错误.基础考点/自王悟透命题点二安培力作用下导体运动情况的判断1 问题特点安培力作用下导体的运动问题与力学中的运动问题一样，同样遵从力学基本规律.只是研究对 象所受的力中多分析安培力而已.2规律分析判圧通电导体在安培力作用下的运动方向或运动趋势，首先必须弄淸楚导体所在位

14、苣的磁感 线分布情况,再弄淸楚导体中电流的方向，然后利用左手立则准确判定导体的受力情况,进而确 导体的运动方向或运动趋势.3 判定方法电流元法分割为电流元凹安培力方向一整段导体所受合力方向一运动方向特殊位置法在特殊位置一安培力方向f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,然后由牛顿第三泄律，确左磁体所受电 流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向【例3】如图10所

15、示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流/时，导线的运动情况是（从上往下看）（）图10顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时上升I参考答案IA试题解析如图甲所示,把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点,选择在O点左侧S极右 上方的一小段为研究对象,该处的磁场方向指向左下方，由左手定则判斷,该小段受到的安培力 的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，把各段电流元 受到的力合成，則O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力；同理判斷出O点右侧的导线受 到垂直纸面

16、向外的安培力因此，由上向下看，导线沿顺时针方向转动.分析导线转过90。时的情形：如图乙所示,导线中的电流垂直纸面向外，由左手定則可知,导线受 到向下的安培力由以上分析可知,导线在顺时针转动的同时向下运动选项A正确.【变式3 （2019-北京海淀区3月适应性练Ab如图11所示为研究平行通电直导线之间相互作 用的实验装豊接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为 /1和b已知方向均向上若用鬥和鬥分别表示导线M与N受到的磁场力，则下列说法正 确的是（）两根导线相互排斥为判断F的方向，需要知道h和h的介磁场方向两个力的大小关系为FxF2仅增大电流佔、尺会同时增大I参考答案D试

17、题解析同向电流相互吸引，故A错误；为判断Fi的方向，需要知道/2在九处产生的磁场方 向，故B错误：Fi和尺是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故C错误：增大电流h,Fi. 斤同时增大故D正确.【变式4】（2020吉林公主岭市调研）将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一 块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图12所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看（圆环顺时针转动，靠近磁铁圆环顺时针转动，远离磁铁圆环逆时针转动，靠近磁铁圆环逆时针转动，远离磁铁I参考答案C试题解析该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针,N极在内,S极在外，根据同极相斥、 异极

18、相吸,C正确.高考热点/讲透练熟Z命题点三安培力作用下的平衡问题通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力电综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体 棒、电源和电阻等组成这类题目的难点是题图具有立体性,各力的方向不易确左因此解题时一怎要先把立体图转化为平而图,通过受力分析建立各力的平衡关系，如图13所示.、N立体图平面图图13【例4】（2019-河南平顶山市一轮复习质检）如图14所示,金属杆MN用两根绝缘细线悬于天花 板的OQ点，杆中通有垂直于纸而向里的恒左电流,空间有竖直向上的匀强磁场，杆静I匕时处 于水平，悬线与竖直方向的夹角为2若将磁场在竖直面内沿逆时针方向缓慢转过90。,在转动过 程中通过

19、改变磁场磁感应强度大小来保持悬线与竖直方向的夹角不变，则在转动过程中，磁场 的磁感应强度大小的变化情况是（）直减小直增大先减小后增大先增大后减小I参考答案C试题解析磁场在转动的过程中，杆处于平衡状态，杆所受重力的大小和方向不变，悬线的拉力方向不变,由图解法结合左手定则可知在磁场沿逆时针方向缓慢转动的过程中，安培力先减小后增大由F=BIL可知，磁场的磁感应强厦先减小后增大，故选C【变式5】（多选）（2019河南驻马店市第一学期期终）光滑斜面上放宜一个通电导体棒，施加磁场 后导体棒静止在斜而上，则以下四种情况中可能的是（）参考答案BC试题解析A图.由左手定则可知,导体棒受到竖直向下的安培力作用，导

20、体棒所受合力不可能 为0,选项A错误：B图中的导体棒受到的安培力水平向右，导体棒所受合力可能为0选项B 正确；C图中的导体棒受到的安培力方向沿斜面向上，导体棒所受合力可能为0,选项C正确： D图中的导体棒受到的安培力方向沿斜面向下字体棒受到的合力不可能为0,选项D错误.金17X77777777/7777/7/ ”图15B.%（）亿,水平向右DfBJL.水平向右【变式6】（2019-湖南娄底市下学期质星检测）如图15所示,三根长为厶的直线电流在空间构成 等边三角形，电流的方向垂直纸而向里电流大小均为其中A、B电流在C处产生的磁感应强 度的大小均为Bo,导线C位于水平而且处于静止状态，则导线C受到

21、的静摩擦力是（）A.Bo/L,水平向左C.心B&L,水平向左|参考答案D试题解析根据安培定则，知A、B电流在C处的磁场方向分别垂直于AC、BC斜向下，如图 所示，可知&= 30。,則有：Bc=o,方向竖直向下；再由左手定则可知，安培力方向水平向左,大小为F蚕=羽2（）亿；由于导线C位于水平面且处于静止状态，所以导线C受到的赫摩擦力大小为萌Bu亿方向水平向右.课时精练限时训线练规范练速度9双基巩固练1.（2016-北京理综17沖国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角：“以磁石 磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也进一步研究表明，地球周伟I地磁场的磁感线分布如 图1结合上述材料，下列说法

22、不正确的是（） 地轴图1地理南、北极与地磁场的北、南极不重合地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近地球表而任意位置的地磁场方向都与地而平行地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用I参考答案C试题解析地球为一巨大的彪体地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近，并不重合，故A、B正确；地球内部也存在磁场，只有赤道附近上空磁场的方向才与地面平行，故C错误；射 向地球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不平行,一定受到地磁场力的作用, 故D正确.2磁场中某区域的磁感线如图2所示，则（）图2A“、方两处的磁感应强度的大小不等,BQBb“、b两处的磁感应强度的大小不等.BaF2DFI参

23、考答案|BC试题解析如图甲所示.导体棒处的磁场方向指向右上方，根据左手定則可知，导体棒受到的安 培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律，对条形磁铁受力分析，如图乙所示，所以台秤对条形磁铁的支持力减小，即台秤示数FiF2,在水平方向上，由于F（有水平向左的分力，条形磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短.（2019.福建福州市期末质虽:检测）如图10所示，一根长为厶的金属细杆通有电流/时,水平静 止在倾角为e的光滑绝缘固左斜面上斜而处在方向竖直向上、磁感应强度大小为b的匀强磁场中若电流和磁场的方向均不变,电流大小变为0.5人磁感应强度大小变为45重力加速度为g 则此时金属细杆（）电流流向垂直

24、纸而向外受到的安培力大小为2B/Lsin 0对斜而压力大小变为原来的2倍将沿斜而加速向上运动,加速度大小为gsin 6I参考答案ID11如图11所示,长为厶、质量为m的导体棒,宜于倾角为e的光滑斜面上.导体棒与斜而的水平底边始终平行已知导体棒通以从b向“的电流，电流为/重力加速度为g若匀强磁场方向竖直向上，为使导体棒静止在斜面上，求磁感应强度B的大小：若匀强磁场的大小、方向都可以改变，要使导体棒能静I上在斜面上，求磁感应强度的最小值 和对应的方向.I参考答案(1)帘tan& (2)sin 6方向垂直斜而向上试题解析匀修磁场方向竖直向上时，导体棒受力如图甲所示.由平衡条件得：加gsin &=F /os 3.F =BIL.解得 B=tan 0.如图乙所示，当安培力平行斜面向上，即安培力和重力沿斜面的分力平衡时，安培力最小，有加gsin&=Fj、F=Bnun/L解得 Bnun = sin e.由左手定则可知磁感应賤度的方向垂直斜面向上.12如图12所示，在倾角为&