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1、磁场及其对电流的作用考试内容范围及要求高考统计高考命题解读内容要求说明20152016201720181.考查方式高考对本章内容考查命题频率极高，常以选择题和计算题两种形式出题，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、带电粒子在匀强磁场中的运动与力学、电学、能量知识的综合应用，难度较大，较多是高考的压轴题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)带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题，在组合场、复合场中的运动问题；(4)磁场与现代科学知识的综合应用.35.磁场磁感应强度磁感线磁通量T136.通电直导线和通电线圈周围磁场
2、的方向37.安培力计算限于通电直导线跟匀强磁场平行或垂直两种情况T4T1338.洛伦兹力39.带电粒子在匀强磁场中的运动计算限于带电粒子的速度与磁感应强度平行或垂直两种情况T15T15T15T1540.质谱仪和回旋加速器的工作原理T15T15T15第1讲磁场及其对电流的作用一、磁场、磁感应强度1基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向(2)定义式：B(通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时N极的指向(4)单位：特斯拉，符号为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)磁感线特点：疏密
3、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极在地理北极附近，磁感线分布如图1所示图1(2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度大小相等，且方向水平向北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，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解自测1(多选)一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中，当通过它的电流为I时，所受安培力大小为F.以下关于磁感应强度B的说法正确的是()A磁感应强度B一定等于B磁感应强度B可能大于或等于C磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大D在磁场中通电直导线也可以不受力答案BD自测2中国宋代科学
4、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，地球周围地磁场的磁感线分布如图2所示结合上述材料，下列说法不正确的是()图2A地理南、北极与地磁场的南极和北极不重合B地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用答案C解析地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理的北极和南极附近，两极并不重合，故A、B正确；地球内部也存在磁场，但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
5、的作用，故D正确二、磁感线和电流周围的磁场1磁感线的特点(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱，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，由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、不相切磁感线是假想的曲线，客观上不存在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)图3(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、非匀强磁场，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
6、的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱安培定则立体图横截面图纵截面图自测3(2019海州高级中学模拟)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、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向图4答案三、安培力的大小和方向1大小若IB，F0；若IB，FBIL.2方向总垂直于B、I所决定的平面，即一定垂直于B和I，但B与I不一定垂直可以用左手定则来判定：伸开左手，使拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，那么，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3两平行通电导线间的作用同向电流相互吸引，反
7、向电流相互排斥自测4在如图所示的四幅图中，正确标明通电导线所受安培力F方向的是()答案B命题点一安培定则的应用和磁场的叠加1安培定则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”.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.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5所示为M、N在c点产生的磁场图5(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场例1如图6，两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
8、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()图6AO点处的磁感应强度为零Ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反Cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同Da、c两点处磁感应强度的方向不同答案C解析由安培定则可知，两导线中的电流在O点产生的磁场均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，选项A错误；由安培定则知，两导线中的电流在a、b两点处产生的磁场的方向均竖直向下，由于对称性，M处导线中电流在a处产生的磁场的磁感应强度等于N处导线中电流在b处产生的磁场的磁感应强度，同时M处导线中电流在b
9、处产生的磁场的磁感应强度等于N处导线中电流在a处产生的磁场的磁感应强度，所以a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，选项B错误；根据安培定则和平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项C正确；a、c两点处磁感应强度的方向均竖直向下，选项D错误变式1指南针是我国古代的四大发明之一当指南针静止时，其N极指向如图7中虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时N极指向如图中实线(N极指向北偏东)所示则以下判断正确的是()图7A可能在指南针上面有一导线东西放置，通由东向西的电流B可能在指南针上面有一导线东西放置，通由西向东的电流C可能在指南针上面有一导线南北放置，通由北向
10、南的电流D可能在指南针上面有一导线南北放置，通由南向北的电流答案C命题点二安培力的大小与方向1安培力的大小(1)当IB时，FBIL.(2)当IB时，F0.注意：当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图8所示)图8对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后完全处在匀强磁场中时受到的安培力的矢量和为零2安培力的方向用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面例2(2018南通市、泰州市一模)在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的等边三角形线框abc，磁场方向垂直于线框平面，a、c两点间接一直流电源，电流方向如图9所示则()图9A导线ab受到的安培力大于
11、导线ac受到的安培力B导线bc受到的安培力大于导线ac受到的安培力C线框受到安培力的合力为零D线框受到安培力的合力方向垂直于ac向下答案D变式2(2018扬州中学5月模拟)如图10所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的大小为()图10A.BILB.nBILCnBILD.nBIL答案D命题点三安培力作用下导体的运动情况1问题概述(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
12、力而已(2)规律分析判定通电导体在安培力作用下的运动方向或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，再弄清导体中电流方向，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2几种判定方法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，然后由牛顿第三定律，确定磁
13、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(2018兴化一中四模)如图11所示为一螺距较大、有弹性的通电螺线管的磁场截面分布图，虚线为螺线管的中轴线(与某一磁感线重合)，ab为用绝缘细线悬挂的位于螺线管的正上方的通电直导线，其电流方向由a到b，电流很小，不影响螺线管磁场下列说法正确的是()图11AP、Q两点的磁感应强度相同B直导线ab通电后，a端垂直纸面向外转动C断开螺线管的电源后，螺线管有沿水平方向向内收缩的趋势D将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子将做匀速直线运动答案D解析P、Q两点的磁感应强度方向不相同，选项A错误；直导线ab通电后，由左手定则可知，a端受安培力向里，
14、则a端垂直纸面向里转动，选项B错误；螺线管通电时，各匝之间为同向电流，相互吸引，则断开螺线管的电源后，螺线管有沿水平方向向外扩张的趋势，选项C错误；长螺线管内部的磁场可认为是匀强磁场，将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子运动的方向与磁感线平行，不受洛伦兹力作用，则电子将做匀速直线运动，选项D正确变式3(2018南京市期中)如图12所示，条形磁铁放置在水平桌面上，它的左上方固定一条直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，磁铁仍然静止在桌面上，则()图12A磁铁对桌面压力减小，它不受桌面摩擦力作用B磁铁对桌面压力增大，它受向左的摩擦力作用C磁铁对桌面压力增大，它不受桌面摩擦力作用D磁铁对桌面压力减小，它受向右的摩擦力作用答案D命题点四通电导体棒的平衡与加速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
