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1、高考综合复习磁场专题复习一磁场、磁场对电流及运动电荷的作用编稿：郁章富 审稿：李井军总体感知 知识网络 考纲要求内容要求磁场、磁感应强度、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器IIIIIIIIIII命题规律1从近几年的高考试题可以看出，考查热点主要集中在：安培力的应用和带电粒子在磁场中的运动；带电粒子在复合场中的运动。2纵观近几年高考题可以看出题型包括选择、填空和计算题；选择和填空侧重考查磁场的基本概念，安培力的简单应用，带电粒子在磁场中的运动；计算题则侧重考查带电粒子在复合
2、场中的运动，与电磁感应相结合的问题。通过对近几年高考试题的分析可以看出，由于复合场问题综合性较强，覆盖考点较多，预计今后的高考中仍将是一个热点。复习策略1熟悉六大磁场分布要熟悉那些常见的磁场的磁感线的分布情况（不仅熟悉它们的平面分布情况，也要熟悉它们的立体分布情况），达到“心中有图”的程度，只有这样，才能为该部分内容的学习打好基础。2处理相关安培力问题时要注意图形的变换安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向决定的平面，即一定垂直于B和I，但B和I不一定垂直。有关安培力的力电综合题往往涉及到三维立体空间问题，如果我们变三维为二维便可变难为易，迅速解题。3判断安培力作用下通电导体和通电线圈运动方
3、向的方法电流元法：即把整段电流等效为多段直流电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向。特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向。等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。结论法：结论一，两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；结论二，两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。4带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题当带电粒子垂直进入匀强磁场，且仅受洛伦兹力
4、作用而做匀速圆周运动时，此时洛伦兹力充当向心力，即。复习时要注意三点：（1）圆心的确定：因为，只要画出轨迹中的任意两点（一般是射出与射入有界磁场的两点）的洛伦兹力方向，其延长线的交点即为圆心；或者任意两点连线的中垂线与某切线的垂线的交点就是圆心；（2）半径的计算：一般是利用几何知识（大多用勾股定理），解直角三角形；（3）带电粒子在磁场中运动时间的计算：先求出运动轨迹所对应的圆心角，然后根据公式（T为运动周期）就可求得运动时间。5带电粒子在复合场中运动问题的处理方法（1）要弄清是一个怎样的复合场，是磁场与电场的复合，还是磁场与重力场的复合，还是磁场、电场、重力场的复合；（2）要正确地对带电粒子进
5、行受力分析和运动过程分析，在进行受力分析时要注意洛伦兹力方向的判定方法左手定则，在运动过程分析时，要特别注意洛伦兹力特点始终和运动方向垂直，不做功；（3）选择合适的动力学方程进行求解。第一部分 磁场 磁感应强度知识要点梳理知识点一磁场知识梳理1磁场的存在磁场是一种特殊的物质，存在于磁极和电流周围。2磁场的特点磁场对放入磁场中的磁极和电流有力的作用。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，磁体之间、磁体与电流（或运动电荷）之间、电流（或运动电荷）与电流（或运动电荷）之间的相互作用都是通过磁场发生的。3磁场的方向规定磁场中任意一点的小磁针静止时N极的指向（小磁针N极受力方向）。疑难导析一、地磁场的主要
6、特点地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：1地磁场的N极在地球地理南极附近，S极在地球地理北极附近。磁感线分布如图所示。2地磁场B的水平分量()总是从地球地理南极指向地球地理北极（地球外部）；而竖直分量()，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。3在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北。特别提醒：地球的地理两极和地磁两极不重合，因此形成了磁偏角。二、如何认识磁场的方向在磁场中的任一点，小磁针N极受磁场力的方向就是该点的磁场方向（与电场相比，在电场中正电荷受电场力的方向，就是该点电场的方向）。而电流所受磁场力的方向与该点磁场方向垂直。小磁针在磁
7、场中静止时，N极所指的方向就是该点磁场的方向。磁感线上每一点的切线方向，就是该点磁场的方向。某点磁感应强度B的方向，就是该点磁场的方向。：关于磁场的方向，下列叙述中不正确的是（ ）A磁感线上每一点的切线方向 B磁场N极到S极的方向C小磁针静止时北极所指的方向 D小磁针北极受力的方向答案：B解析：磁场方向规定为小磁针北极的受力方向或静止时小磁针北极的指向，用磁感线表示则是磁感线的切线方向即为该点的磁场方向。知识点二磁感应强度知识梳理一、磁感应强度磁感应强度是描述磁场大小和方向的物理量，用“B”表示，是矢量。1B的大小：磁场中某点的磁感应强度的大小等于放置于该点并垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场
8、力F与通过该导线的电流强度和导线长度乘积IL的比值。定义式2B的方向：磁场中该处的磁场方向。3B的单位：特斯拉。1T=1 N/ ( Am)。特别提醒：（1）磁感应强度B与F、I、L无关，只由磁场本身决定。（2）式中的I必须垂直于该处的磁场。（3）磁感应强度是一个矢量，B的方向就是该处的磁场方向（不是F的方向）。二、磁场的叠加空间中如果同时存在两个以上的电流或磁体在该点激发的磁场，某点的磁感应强度B是各电流或磁体在该点激发磁场的磁感应强度的矢量，且满足平行四边形定则。疑难导析磁感应强度B与电场强度E的比较：电场强度E是描述电场的力的性质的物理量；磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量。现把这两
9、个物理量比较如下： 磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式，通电导线与B垂直方向矢量磁感线切线方向，小磁针N极受力方向矢量电场线切线方向，放入该点正电荷受力方向场的叠加合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和合场强等于各个电场的场强E的矢量和单位1 T=1 N/（Am）1 V/m=1 N/C特别提醒：磁感应强度B的方向是小磁针N极受力的方向，但绝对不是通电导线在磁场中受力的方向。通电导线受力的方向与磁感应强度方向垂直，它们的关系由左手定则确定。：下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（ ）A磁感应强度的大小等于通电导线受到的磁场力的大小F与电流I及导线长度L的乘积的比值B
10、通电导线磁场力大的地方感应强度一定大C电流在磁场中的某点不受磁场力，则该点的磁感应强度一定为零D磁感应强度的大小跟放在磁场中的导线受力大小无关答案：D解析：定义磁感应强度时，导线与磁场方向垂直，A中无“垂直”，故A错。磁感应强度大小与导线受力大小无关，故B错。当导线与磁场平行时，导线受磁场力为零，因此，电流在磁场中某点不受磁场力，并不能说明此处磁感应强度为零，故C错磁感应强度是磁场本身的属性，它的大小决定于磁场本身，跟F、I、L无关，只有选项D正确。知识点三磁感线知识梳理一、磁感线1磁感线的特点磁感线的特点：磁感线是为形象地描述磁场的强弱和方向而引入的一系列假想的曲线，是一种理想化的模型。它有
11、以下特点：（1）磁感线某点切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密可以定性地区分磁场不同区域磁感应强度B的大小。（2）磁感线是闭合的，磁体的外部是从N极到S极，内部是从S极到N极。（3）任意两条磁感线永不相交。（4）条形磁体、蹄形磁体、直线电流、通电螺线管、地磁场等典型磁场各有其特点，记住它们的分布情况有助于分析解决有关磁场的问题。2几种常见的磁感线（1）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场在磁体的外部，磁感线从N极射出进入S极，在内部也有相应条数的磁感线（图中未画出）与外部磁感线衔接并组成闭合曲线。（2）直线电流的磁场直线电流的磁感线是在垂直于导线平面上的以导线上某点为圆心的同心圆（如图)，其分布呈现“
12、中心密边缘疏”的特征，从不同角度观察，如图。（3）环形电流的磁场如图中甲、乙、丙从不同角度观察，环形电流的磁感线是一组穿过环所在平面的曲线，在环形导线所在平面处，各条磁感线都与环形导线所在的平面垂直。（4）通电螺线管的磁感线与条形磁铁相似，一端相当于北极N，另一端相当于南极S。由于在螺线管内部磁感线从S指向N，因此不能用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”来判断管内部的小磁针的指向。小磁针在通电螺线管周围空间的指向，不论是在管内或管外，应根据磁感线的方向加以判断，如图。说明：磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动电荷产生的。安培分子电流假说：法国学者安培提出了分子电流假说。他认为在原
13、子、分子等物质微粒内部存在着微小的环形电流即分子电流，分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体。 安培的假说可以解释磁化等磁现象。（5）匀强磁场磁感应强度大小、方向处处相同的区域，在磁场的某些区域内，则这个区域的磁场叫匀强磁场。在匀强磁场中，磁感线为同向、等间距的平行的直线。条形磁铁N和S两磁极端面相互平行，距离较近时，磁极间的磁场是匀强磁场，如图所示。通有稳恒电流的长直螺线管内的中央区域的磁场也是匀强磁场。特别提醒：要特别注意等效电流的磁场。如电子流可以看作和电子流运动方向相反的电流，然后可以根据安培定则判断出电子流的磁场。二、安培定则直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场磁感线的方向可以用安培定
14、则确定。1对于通电直导线，可用右手握住导线，大拇指指向电流方向，弯曲的四指指向磁感线环绕的方向。2对于环形电流和通电螺线管，则用弯曲的四指指向电流环绕的方向，右手大拇指指向螺线管内部磁感线的方向。疑难导析一、磁感线的理解磁感线是为了形象地描述磁场而人为引入的曲线，并不是客观存在着的线。磁感线是闭合曲线（这一点是与电场线不同的地方）。只有在磁铁或通电螺线管外部的磁感线方向才是由N极指向S极，在磁铁内部或通电螺线管内部的磁感线方向都是由S极指向N极的。二、磁感线和电场线比较如下表： 磁感线电场线相似点引入目的形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密场的强弱切线方向场的方向相交不能相交（电场中无电荷空间不相交）不同点闭合曲线起始于正电荷，终止于负电荷三、安培定则的应用1关于安培
