2024屆高考物理二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)與測(cè)試第一部分專(zhuān)題三電場(chǎng)和磁場(chǎng)第9講磁場(chǎng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)命題點(diǎn)一磁場(chǎng)的性質(zhì)及磁吃電流的作用力

第9講磁場(chǎng)、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．掌握“兩個(gè)磁場(chǎng)力”．(1)安培力：F＝BIL·sinθ，其中θ為B與I的夾角．(2)洛倫茲力：F＝qv·B·sinθ，其中θ為B與v的夾角．2．用準(zhǔn)“兩個(gè)定則”．(1)對(duì)電流的磁場(chǎng)用安培定則．(2)對(duì)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力和帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力用左手定則．3．靈活應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系式．命題點(diǎn)一磁場(chǎng)的性質(zhì)及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1．磁場(chǎng)．基本性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場(chǎng)力的作用．2．磁感應(yīng)強(qiáng)度．(1)物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向．(2)大小：B＝eq\f(F,IL).(3)方向：小磁針的N極所受磁場(chǎng)力的方向，也就是小磁針靜止時(shí)N極的指向．(4)單位：特斯拉(T)．3．勻強(qiáng)磁場(chǎng)．(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場(chǎng)稱(chēng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)．(2)特點(diǎn)：磁感線疏密程度相同、方向相同．二、磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向1．磁感線及其特點(diǎn)．(1)磁感線：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致．(2)特點(diǎn)．①磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向．②磁感線的疏密定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱．③磁感線是閉合曲線，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)．④磁感線是假想的曲線，客觀上不存在．2．磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的一般解題思路．(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線．(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向．如圖所示為M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)．(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖中的合磁場(chǎng)．3．電流的磁場(chǎng)．項(xiàng)目通電直導(dǎo)線通電螺線管環(huán)形電流安培定則三、安培力、安培力的方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力1．安培力的大?。?1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F＝BIL.(2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F＝0.2.安培力的方向．左手定則判斷：(1)伸出左手，讓拇指與其余四指垂直，并且都在同一個(gè)平面內(nèi)．(2)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流方向．(3)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向．四、分析磁場(chǎng)對(duì)電流的作用要做到“一明、一轉(zhuǎn)、一分析”．(2023·廣東茂名一模)如圖所示，正方體放在水平地面上，空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向與水平面成45°角斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線穿過(guò)正方體前后面的中心，電流的方向垂直于紙面向里．a(chǎn)，b，c，d分別是正方體所在邊的中點(diǎn)．在這四點(diǎn)中()A．c，d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等B．a(chǎn)，b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C．b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大D．c點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小解析：a，b，c，d四點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為勻強(qiáng)磁場(chǎng)和電流磁場(chǎng)的疊加，如圖所示：由圖可知，a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Ba＝B0＋B，b點(diǎn)和d點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bb＝Bd＝eq\r(Beq\o\al(2,0)＋B2)，c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bc＝B0－B，故A、B、C項(xiàng)不符合題意，D項(xiàng)符合題意．答案：D(2023·廣州一模)如圖，兩平行直導(dǎo)線cd和ef豎直放置，通以方向相反、大小相等的恒定電流，a、b、p三個(gè)相同的閉合金屬圓環(huán)位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，a在導(dǎo)線cd的左側(cè)，b在導(dǎo)線ef的右側(cè)，p在導(dǎo)線cd與ef之間，則()A．穿過(guò)p的磁通量為零B．a(chǎn)、b圓心處的磁場(chǎng)方向相反C．cd、ef所受到的安培力方向相反D．a(chǎn)向左平動(dòng)時(shí)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流解析：由題意，根據(jù)安培定則，可判斷知通電直導(dǎo)線cd和ef在p圓環(huán)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直紙面向外，所以穿過(guò)p的磁通量不為零，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于距離通電導(dǎo)線越近，產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)，距離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)越弱，根據(jù)安培定則，結(jié)合對(duì)稱(chēng)性，可判斷知通電直導(dǎo)線cd和ef在a、b圓心處產(chǎn)生磁場(chǎng)的合磁場(chǎng)方向相同，均垂直紙面向里，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)兩通電直導(dǎo)線之間的相互作用規(guī)律：“同向相吸，異向相斥”，可知cd所受到的安培力向左，ef所受到的安培力向右，故C正確；由選項(xiàng)B分析可知，a處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，若a圓環(huán)向左平動(dòng)時(shí)，穿過(guò)a圓環(huán)垂直紙面向里的磁通量將減小，根據(jù)“楞次定律”可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也垂直紙面向里，由安培定則可判斷知在a內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，故D錯(cuò)誤．故選C.答案：C1.(2023·江蘇卷)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.L形導(dǎo)線通以恒定電流I，放置在磁場(chǎng)中．已知ab邊長(zhǎng)為2l，與磁場(chǎng)方向垂直，bc邊長(zhǎng)為l，與磁場(chǎng)方向平行．該導(dǎo)線受到的安培力為()A．0B．BIlC．2BIlD.eq\r(5)BIl解析：因bc段與磁場(chǎng)方向平行，則不受安培力；ab段與磁場(chǎng)方向垂直，則受安培力為Fab＝BI·2l＝2BIl，則該導(dǎo)線受到的安培力為2BIl.故選C.答案：C2．(2023·浙江卷)某興趣小組設(shè)計(jì)的測(cè)量大電流的裝置如圖所示，通有電流I的螺繞環(huán)在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)B＝k1I，通有待測(cè)電流I′的直導(dǎo)線ab垂直穿過(guò)螺繞環(huán)中心，在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)B′＝k2I′.調(diào)節(jié)電阻R，當(dāng)電流表示數(shù)為I0時(shí)，元件輸出霍爾電壓UH為零，則待測(cè)電流I′的方向和大小分別為()A．a(chǎn)→b，eq\f(k2,k1)I0B．a(chǎn)→b，eq\f(k1,k2)I0C．b→a，eq\f(k2,k1)I0D．b→a，eq\f(k1,k2)I0解析：根據(jù)安培定則可知螺繞環(huán)在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下，則要使元件輸出霍爾電壓UH為零，直導(dǎo)線ab在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)向上，根據(jù)安培定則可知待測(cè)電流I′的方向應(yīng)該是b→a；元件輸出霍爾電壓UH為零，則霍爾元件處合場(chǎng)強(qiáng)為0，所以有k1I0＝k2I′，解得I′＝eq\f(k1,k2)I0，所以選項(xiàng)D項(xiàng)正確．答案：D3.如圖所示，矩形abcd的邊長(zhǎng)bc是ab的2倍，兩細(xì)長(zhǎng)直導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流，垂直穿過(guò)矩形平面，與平面交于e、f兩點(diǎn)，其中e、f分別為ad、bc的中點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同B．a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同C．a(chǎn)點(diǎn)與d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同D．a(chǎn)點(diǎn)與b、c、d三點(diǎn)的磁感