2024届高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题三电场和磁场第9讲磁场带电粒子在磁场中的运动命题点一磁场的性质及磁吃电流的作用力

第9讲磁场、带电粒子在磁场中的运动1．掌握“两个磁场力”．(1)安培力：F＝BIL·sinθ，其中θ为B与I的夹角．(2)洛伦兹力：F＝qv·B·sinθ，其中θ为B与v的夹角．2．用准“两个定则”．(1)对电流的磁场用安培定则．(2)对通电导线在磁场中所受的安培力和带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力用左手定则．3．灵活应用带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的关系式．命题点一磁场的性质及磁场对电流的作用力一、磁场、磁感应强度1．磁场．基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用．2．磁感应强度．(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向．(2)大小：B＝eq\f(F,IL).(3)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，也就是小磁针静止时N极的指向．(4)单位：特斯拉(T)．3．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)特点：磁感线疏密程度相同、方向相同．二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1．磁感线及其特点．(1)磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致．(2)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．③磁感线是闭合曲线，没有起点和终点．④磁感线是假想的曲线，客观上不存在．2．磁场叠加问题的一般解题思路．(1)确定磁场场源，如通电导线．(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图所示为M、N在c点产生的磁场．(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场．3．电流的磁场．项目通电直导线通电螺线管环形电流安培定则三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1．安培力的大小．(1)磁场和电流垂直时：F＝BIL.(2)磁场和电流平行时：F＝0.2.安培力的方向．左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内．(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向．(3)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．四、分析磁场对电流的作用要做到“一明、一转、一分析”．(2023·广东茂名一模)如图所示，正方体放在水平地面上，空间有磁感应强度为B0、方向与水平面成45°角斜向上的匀强磁场．一根通电长直导线穿过正方体前后面的中心，电流的方向垂直于纸面向里．a，b，c，d分别是正方体所在边的中点．在这四点中()A．c，d两点的磁感应强度大小相等B．a，b两点的磁感应强度大小相等C．b点磁感应强度的值最大D．c点磁感应强度的值最小解析：a，b，c，d四点的实际磁感应强度为匀强磁场和电流磁场的叠加，如图所示：由图可知，a点磁感应强度大小为Ba＝B0＋B，b点和d点磁感应强度大小为Bb＝Bd＝eq\r(Beq\o\al(2,0)＋B2)，c点的磁感应强度大小为Bc＝B0－B，故A、B、C项不符合题意，D项符合题意．答案：D(2023·广州一模)如图，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的恒定电流，a、b、p三个相同的闭合金属圆环位于两导线所在的平面内，a在导线cd的左侧，b在导线ef的右侧，p在导线cd与ef之间，则()A．穿过p的磁通量为零B．a、b圆心处的磁场方向相反C．cd、ef所受到的安培力方向相反D．a向左平动时产生逆时针方向的感应电流解析：由题意，根据安培定则，可判断知通电直导线cd和ef在p圆环处产生的磁场方向均垂直纸面向外，所以穿过p的磁通量不为零，故A项错误；由于距离通电导线越近，产生的磁场越强，距离导线越远，产生的磁场越弱，根据安培定则，结合对称性，可判断知通电直导线cd和ef在a、b圆心处产生磁场的合磁场方向相同，均垂直纸面向里，故B项错误；根据两通电直导线之间的相互作用规律：“同向相吸，异向相斥”，可知cd所受到的安培力向左，ef所受到的安培力向右，故C正确；由选项B分析可知，a处的磁场方向垂直纸面向里，若a圆环向左平动时，穿过a圆环垂直纸面向里的磁通量将减小，根据“楞次定律”可知，感应电流产生的磁场方向也垂直纸面向里，由安培定则可判断知在a内产生感应电流的方向为顺时针方向，故D错误．故选C.答案：C1.(2023·江苏卷)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B.L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为()A．0B．BIlC．2BIlD.eq\r(5)BIl解析：因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，则受安培力为Fab＝BI·2l＝2BIl，则该导线受到的安培力为2BIl.故选C.答案：C2．(2023·浙江卷)某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示，通有电流I的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场B＝k1I，通有待测电流I′的直导线ab垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场B′＝k2I′.调节电阻R，当电流表示数为I0时，元件输出霍尔电压UH为零，则待测电流I′的方向和大小分别为()A．a→b，eq\f(k2,k1)I0B．a→b，eq\f(k1,k2)I0C．b→a，eq\f(k2,k1)I0D．b→a，eq\f(k1,k2)I0解析：根据安培定则可知螺绕环在霍尔元件处产生的磁场方向向下，则要使元件输出霍尔电压UH为零，直导线ab在霍尔元件处产生的磁场方向应向上，根据安培定则可知待测电流I′的方向应该是b→a；元件输出霍尔电压UH为零，则霍尔元件处合场强为0，所以有k1I0＝k2I′，解得I′＝eq\f(k1,k2)I0，所以选项D项正确．答案：D3.如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍，两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点．下列说法正确的是()A．a点与b点的磁感应强度相同B．a点与c点的磁感应强度相同C．a点与d点的磁感应强度相同D．a点与b、c、d三点的磁感