高三总复习经典资料 磁场

磁 场【知识网络】产生：运动的电荷产生磁场（磁现象的电本质） 基本性质：对处在磁场中的运动电荷（电流）有力的作用物理量：磁感应强度B= （B ⊥L ）小磁针N 极的受力方向 磁感线的切线方向描述 条形磁铁蹄形磁铁 磁感线的分布匀强磁场直线电流环行电流 磁场方向的确定，安培定则 通电螺线管安培力的大小：F =BIL （B ⊥L ）方向：左手定则（F ⊥B 且F ⊥L ）洛仑兹力大小：F 洛=qvB （B ⊥v ） 方向：左手定则（F 洛⊥B 且F 洛⊥v ）对磁体：磁体N 极受力的方向与该处B 方向相同条件：v ⊥B半径：r =mv qB 应用 周期：T =2m qB 第一节 磁场对电流的作用【考点透视】一、考纲指要1．电流的磁场。

（Ⅰ）2．磁感应强度，磁感线，地磁场。

（Ⅱ）3．磁性材料，分子电流假说。

（Ⅱ）磁 场 方向 图线：磁感线 作用 对运动电荷 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 质谱仪 回旋加速器4．磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则。

（Ⅱ）5．磁电式电表原理。

（Ⅰ）二、命题落点1．理解磁感强度的计算公式F=BIL（B⊥L）。

如例1。

2．知道地磁场分布，掌握分子电流假说的迁移应用。

如例2。

3．分析安培力作用下导体的运动。

如例3。

4．斜面上导体棒的运动问题。

如例4。

【典例精析】例1：（2004江苏）如图12-1-1所示，两根无限长的平行导线水平放置，两导线中均通以向右的、大小相等的恒定电流I，图中的A点与两导线共面，且到两导线的距离相等，则这两根通电导线在该点产生的磁感应强度的合矢量为（）A．方向水平向右 B．方向水平向左Ｃ．大小一定为零Ｄ．大小一定不为零解析上面导线在A点磁感应强度方向垂直纸面向里，下面导线在A点磁感应强度方向垂直纸面向外，又因为A点和两导线距离相等，则磁感应强度大小相等，则磁感应强度的合矢量为零。

故选C。

答案：C例2：十九世纪二十年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由地球的环行电流引起的，则该假设中的电流方向是A ．由西向东垂直磁子午线B．由东向西垂直磁子午线C．由南向北沿子午线 D．由赤道向两极沿子午线(注：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)解析地磁N极在地理南极，地磁S极在地理北极，地磁场磁感线在地球内部由北极指向南极，则由安培定则环形电流方向为由东向西垂直磁子午线。

故选B。

答案：B图12-1-1例3：两条导线相互垂直如图12-1-2所示，但相隔一段小距离，其中一条AB 是固定的，另一条CD 能自由活动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，导线CD 将（从纸外向纸内看）（）A ．顺时针方向转动，同时靠近导线ABB ．逆时针方向转动，同时离开导线ABC ．顺时针方向转动，同时离开导线ABD ．逆时针方向转动，同时靠近导线AB解析 本题可用两种方法解答（１）电流元受力分析法：把直线电流CD 等效为CO 、DO两段电流元，AB 电流的磁感线分布如图所示，用左手定则判定可知导线CD 将逆时针转动。

（2）特殊位置分析法：将导线CD 转过900的特殊位置，两直线电流相互平行，方向相同相互吸引，可见CD 将靠近AB ，所以导线CD 逆时针方向转动，同时靠近导线AB 。

答案：D例4：如图12-1-4所示，导体杆ab 的质量为m ，电阻为R ，放置在水平夹角为θ的倾斜金属导轨上。

导轨间距为d ，电阻不计，系统处于竖之向上的匀强磁场中，磁感应强度为B ，电池内阻不计，问：（1）若导轨光滑，电源电动势E 多大能使导体杆静止在导轨上？ （2）若杆与导轨之间的动摩擦因数为μ，且不通电时导体不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上，电池的电动势应多大？解析 （1）对导体棒受力分析如图12-1-5，由平衡条件得：sin 0F N θ-=cos 0N mg θ-=而 E F BId B d R == A I.B A C D I.图12-1-2 图12-1-3图12-1-4由以上三式解得Ｅ=tan Rmg Bdθ （2）由两种可能：一种是E 偏大，I 偏大，F 偏大，2杆有上滑趋势，摩擦力沿斜面向下，由平衡条件 ()c o s s i n c o s s i n 0F m g m g F θθμθθ--+= 根据安培力公式有 1E F B d R= 以上两式联立解得 ()()sin cos 1cos sin Rmg E Bd θμθθμθ+=- 另一种可能是E 偏小，摩擦力沿斜面向上，同理可得()()sin cos 2Rmg E θμθ-= 综上所述电池电动势的取值范围是 E 1≤E ≤E 2【常见误区】1．误认为“一切磁场都是有运动电荷产生的”。

电荷的运动可以产生磁场，但不是磁场的唯一来源，根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场也可以产生磁场。

2．不能正确理解磁极在磁场中的受力情况。

误认为不管什么情况都符合同名磁极相排斥，异名磁极相吸引。

例如：如图12-1-6为通电螺线管的纵剖面图，试确定图中A 、B 处小磁针静止时N 极的指向。

有的同学可能认为通电螺线管磁场相当于一条形磁铁，左端为N 极，右端为S 极，则A 处小磁针为左端S 极，右端N 极。

实际上，同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，是两个互为外部的磁体间的相互作用，而本题中A 处为螺线管的内部，不适合用这种方法判断。

而应用磁体N 极的指向与该处磁感线方向一致来判断。

【基础演练】1．如图12-1-7所示，电流从A 点分两路通过对称的环形分路汇合于B 点，在环形分路的中心处的磁感应强度的方向（ ）图12-1-6A ．垂直环面指向“纸内”B ．垂直环面指向“纸内”C ．磁感应强度为零D ．无法判断2．根据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实，那么由此推断，地球上总体应该是（ ）A ．带负电B ．带正电C ．不带电D ．不能确定3．如图12-1-８所示，一金属直杆ＭN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，ＭN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使ＭN 垂直纸面向外运动，可以（ ）A ．将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极B ．将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极Ｃ．将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极Ｄ．将a 、c 端接在交流电源的一极，b 、d 端接在交流电源的另一极4．如图12-1-9所示，两根平行放置的长直导线a 和b 载有大小相同方向相反的电流，a 受到的磁场力大小为F 1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a 受到的磁场力大小变为F 2，则此时b 受到的磁场力大小变为 （ ）A ．F 2B ．F 1－F 2 Ｃ．F 1＋F 2 Ｄ．2F 1－F 2 5．如图12-1-10所示，倾角为θ＝30°的光滑导电轨道，两轨平行，相距L =20cm ，轨道上端接有一电动势E =3V ，内阻r =0.５Ω的电池，轨道上垂直放置一根质量m =30g ，电阻R =1.5Ω的金属棒MN ，为使MN 棒能静止在轨道上。

（1）所需加的匀强磁场的磁感应强度B 最小值为多少？最小磁感应强度的方向怎样？（2）磁感应强度B 的大小、方向如何时，MN 对轨道的压力最小？第二节 磁场对运动电荷的作用【考点透视】图12-1-9 图12-1-10图12-1-8一、考纲指要1．磁场对运动电荷的作用，洛仑兹力，带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。

（Ⅱ）2．质谱仪，回旋加速器。

（Ⅰ）二、命题落点1．正确应用左手定则和圆周运动规律，分析带电粒子运动轨迹。

如例１。

2．应用圆周运动模型，构建运动情景。

如例2。

3．利用几何知识解决圆周运动问题。

确定圆心和运动时间。

如例3。

4．结合现代科学技术和实际应用，从情景中建立物理模型。

如例4。

【典例精析】例1：（2004北京理综）．如图12-2-1所示，正方形区域abcd 中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。

一个氢核从ad 边的中点m 沿着既垂直于ad 边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab 边中点n 射出磁场。

若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍.其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（ ）A ．在b 、n 之间某点B ．在n 、a 之间某点C ．a 点D ．在a 、m 之间某点 解析 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其运动的轨迹半径为mv R qB =，当磁场变为原来的2倍时，半径变为原来的一半，由几何知识知选项C 是正确的。

答案：C例2：（2005全国理综Ⅰ）如图12-2-2，在一水平放置的平板MN 的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B ，磁场方向垂直于纸面向里。

许多质量为m 带电量为+q 的粒子，以相同的速率v 沿位于纸面内的各个方向，由小孔O 射入磁场区域。

不计重力，不计粒子间的相互影响。

下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中Bqm v R =。

哪个图是正确的？A ．B ．图12-2-1B 图12-2-2C．D．解析抓住+q粒子三个特殊速度方向，即水平向右，向上，水平向左，当粒子速度水平向右时，用左手定则可以判断其圆心在O点的正上方，其高应为2R，再把那个圆旋转180º即可得到本题的图形。

答案：A例3：（2005全国理综Ⅲ）图12-2-3中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B。

一带电粒子从平板上狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的P点。

已知B、v以及P到O的距离l，不计重力，求此粒子的电荷q与质量m之比。

解析粒子初速v垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圈周运动，设其半径为R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有2mvqvBR=因粒子经O点时的速度垂直于OP，故OP是直径，l=2R由此得Blvmq2=例4：（2002全国理综）电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。

电子束经过电压为U的加速电场后，进一圆形匀强磁场区，如图12-2-4所示。

磁场方向垂直于圆面。

磁场区中心为O，半径为r。

当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。

为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？图12-2-3解析 如图12-2-5电子在磁场中沿ab运动，圆心为Ｏ，半径为R 。

以v 表示电子进入磁场时的速度，m 、e 分别表示电子的质量和电量，则212eU mv = 2mv evB R= 又有 t a n 2r Rθ= 由以上各式解得2B θ= 【常见误区】1．误把匀强磁场当成匀强电场，用类平抛规律求解。