最新-2021届高三物理高考二轮复习 第一部分 专题四 第2讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动 精品

A．c点的磁感应强度大小变为12B1，d点的磁感应强度大小变为12B1－B2 B．c点的磁感应强度大小变为12B1，d点的磁感应强度大小变为12B2－B1 C．c点的磁感应强度大小变为B1－B2，d点的磁感应强度大小变为12B1－B2 D．c点的磁感应强度大小变为B1－B2，d点的磁感应强度大小变为12B2－B1
考向一
考向一 考向二 考向三 考向四
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试题 解析 答案
3．分别置于a、b两处的长直导线垂直纸面放置，通有大小相等的恒定电流，
方向如图所示，a、b、c、d在一条直线上，且ac＝cb＝bd.已知c点的磁感应强
度大小为B1，d点的磁感应强度大小为B2.若将b处导线的电流切断，则( A )
考向二
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3．(多选)(名师原创)一长为 l＝0.5 m、质量为 m＝0.2 kg 的水平直导线通过
绝缘细线悬挂在天花板上，整个装置处于一方向竖直向上、磁感应强度大小 考向一
为 B 的匀强磁场中．当给该导线通以垂直纸面向里且大小为 I＝10 A 的电流
考向二
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考向一 考向二 考向三 考向四
式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度．两弹簧各自再伸长了 Δl2＝0.3 cm， 由胡克定律和力的平衡条件得 2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③ 由欧姆定律有 E＝IR④ 式中，E 是电池的电动势，R 是电路总电阻． 联立①②③④式，并代入题给数据得 m＝0.01 kg.
考向一
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[题组突破] 1．(多选)(2015·高考全国卷Ⅱ)指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针， 下列说法正确的是(BC ) A．指南针可以仅具有一个磁极 B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转
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[方法技巧]
考向一 1．安培定则的应用 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”.
考向二 考向三
磁场 直线电流的磁场 环形电流的磁场
原因(电流方向) 大拇指 四指
结果(磁场方向) 四指
大拇指
考向四
2.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．
考向一
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考向一 考向二 考向三 考向四
根据安培定则可判断两导线所产生的磁场方向，再利用矢量合成法则可判 断O点处磁感应强度为零，P点处磁感应强度方向沿z轴正方向，Q点处磁感 应强度方向沿x轴负方向，选项A、B正确，C错误．在z轴上，z＞0范围内 各点磁感应强度方向均沿x轴负方向，正电荷运动时受洛伦兹力作用，选项 D错误．
态．由图乙可知，转动过程中绝缘细线与竖直方向的夹角先变大后变小，选项 C正
确．当磁场方向转到水平向左时，安培力的方向竖直向上，由平衡条件可知，此时绝缘
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3.必须辩明的“4 个易错易混点” (1)公式 B＝IEL中的 B 与 F 及 IL 无关； (2)判断洛伦兹力方向时要注意粒子的电性； (3)不可随意忽略带电体的重力； (4)带电粒子做圆周运动的多解性问题.
考向一 磁场的性质
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考向一 考向二 考向三 考向四
由左手定则可知电流方向反向后，安培力方向竖直向下，故要使天平再次达 到新的平衡，需要在天平的左盘中增加砝码，A、B 错．由于天平是等臂杠 杆，故左盘增加砝码的重力大小等于右盘增加的安培力，右盘安培力增加量 为 ΔF＝2nBIL，故由 ΔF＝mg，可得 m＝2nBg IL，C 错，D 对．
，代入数据可得 FT＝2.5
N，选项 A正确．由图甲可知，安培力 F＝
mgtan θ，又因为F＝BIl，两式联立并代入数据可得B＝0.3 T，选项B错误．在磁场方向
沿逆时针方向缓慢转过90°的过程中，由左手定则可知，通电导线受到的安培力方向逐
渐由水平向右变为竖直向上，在此过程中，安培力大小不变且导线处于动态平衡状
考向二
[典例剖析]
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[典例 1] (2015·高考全国卷Ⅰ)如图，一长为 10 cm 的金属棒 ab 用两个完全
考向一 相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为 0.1 T，方 向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与
则图中 P 点的磁感应强度大小为Leabharlann D )A．1×10－6 T
B．2×10－6 T
C．3×10－6 T
D．2.24×10－6 T
考向一
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考向一 考向二 考向三 考向四
作两电流在 P 点产生的磁感应强度如图所示，由题意， A 在 P 点产生的磁感应强度 B1＝kLsinI137°＝1×10－6 T，C 在 P 点产生的磁感应强度 B2＝kLsinI253°＝2×10 －6 T，由平行四边形定则知 P 点的磁感应强度大小 B＝ B12＋B22＝2.24×10－6 T.
考向一
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考向一 考向二 考向三 考向四
c点的磁场是分别置于a、b两处的长直导线中电流产生的．由安培定则可知
分别置于a、b两处的长直导线在c点产生的磁场方向相同，a、b两处的长直
导线在c点产生的磁场的磁感应强度大小为
B1 2
.由对称性可知，b处的长直导
考向一
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2．(名师原创)无限长载流直导线在其周围产生的磁场的
磁感应强度 B＝kdI，其中 k＝2×10－7 N/A2，d 是距离导线
中心轴线的距离．两根无限长的直导线 A、C 相距 L＝1 m，
分别载有电流 I1＝3 A 和 I2＝8 A，方向如图所示，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，
考向二 一电动势为 12 V 的电池相连，电路总电阻为 2 Ω.已知开关断开时两弹簧的
伸长量均为 0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断 考向三 开时相比均改变了 0.3 cm.重力加速度大小取 10 m/s2.判断开关闭合后金属棒
考向四 所受安培力的方向，并求出金属棒的质量． [思路探究] (1)判断安培力方向的方法是什么？应注意什么？
流反向，大小不变．这时为使天平两臂再达到新的平衡，则需( D )
A．在天平右盘中增加质量 m＝nBgIL的砝码
B．在天平右盘中增加质量 m＝2nBg IL的砝码
C．在天平左盘中增加质量 m＝nBgIL的砝码
D．在天平左盘中增加质量 m＝2nBg IL的砝码
考向二
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考向一 考向二 考向三 考向四
2．(多选)如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为 L，其间有竖直 向下的匀强磁场，磁感应强度为 B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属 棒．从 t＝0 时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流 I，周期为 T，最大 值为 Im，图甲中 I 所示方向为电流正方向．不考虑金属棒切割磁感线产生的 效应，则金属棒( ABC ) A．一直向右移动 B．速度随时间周期性变化 C．受到的安培力随时间周期性变化 D．受到的安培力在一个周期内做正功
线在d点产生的磁场的磁感应强度大小为
B1 2
，方向向下．
a处的长直导线在
d
点产生的磁场的磁感应强度大小为
B1 2
－B2，方向向上．若将
b处导线的电流
切断，则
c点的磁感应强度大小变为
1 2
B1，d点的磁感应强度大小变为
1 2
B1－
B2，选项A正确．
考向一
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考向二 时，细线与竖直方向之间的夹角为 θ＝37°，如图所示．现保持磁场的磁感应
考向三 考向四
强度大小不变，让磁场方向在纸面内沿逆时针方向缓慢转过 90°，重力加速 度 g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则下列说法正确的是( AC ) A．磁场未转动时，绝缘细线对通电导线的拉力大小为 2.5 N B．该磁场的磁感应强度大小为 1.5 T
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第 2 讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动
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微网构建
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核心定位
1.命题规律：对基本概念及安培定则、左手定则的定性分析，题型多为选择 题．安培力与运动学、功能关系相结合的题目及带电粒子在磁场中做圆周运 动的知识多以非选择题形式考查． 2.必须领会的“2 种物理思想和 4 种方法” (1)等效思想、分解思想； (2)类比法、比值定义法、对称法、临界法．
考向二
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试题
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考向一 考向二 考向三 考向四
由左手定则可知，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，金属 棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变为 0，然后重复上述运动，所以 选项 A、B 正确；安培力 F＝BIL，由图象可知前半个周期安培力水平向右， 后半个周期安培力水平向左，不断重复，选项 C 正确；一个周期内，金属 棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内不做功，选项 D 错误．
考向二 磁场对通电导体的作用力
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[方法技巧]
考向一 1．通电导体在磁场中受到的安培力 (1)方向：根据左手定则判断．
考向二 (2)大小：F＝BIL.
①三者两两垂直； 考向三 ②L 是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度．
考向四 2．分析通电导体棒受力时的基本思路
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竖直向下 0.01 kg
考向二
考向一 考向二 考向三 考向四
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[题组突破]
试题 解析 答案
1．如图所示为电流天平，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为 n，线圈的水平
边长为 L，处于匀强磁场内，磁感应强度大小为 B、方向与线圈平面垂直．当
线圈中通过方向如图所示的电流 I 时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电
试题 解析
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4．(多选)如图所示，在xOy平面内有两根平行于y轴水平 放置的长直导线，通有沿y轴正方向、大小相同的电流 I，两导线关于y轴对称，P为x轴上一点，Q为z轴上一 点．下列说法正确的是(AB ) A．O点处的磁感应强度为零 B．P、Q两点处的磁感应强度方向垂直 C．P、Q两点处的磁感应强度方向平行 D．正电荷从O点沿z轴向上运动不受洛伦兹力作用
考向一
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试题
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考向一 考向二 考向三 考向四
指南针两端分别是 N 极和 S 极，具有两个磁极，选项 A 错误；指南针的工 作原理就是利用了地磁场的磁性，选项 B 正确；铁块在磁场中被磁化，会 影响指南针的指向，选项 C 正确；通电直导线在其周围会产生磁场，会影 响指南针的指向，选项 D 错误．
C．转动过程中绝缘细线与竖直方向的夹角先变大后变小
D．整个过程中绝缘细线受到的拉力最小值为 1.6 N
考向二
考向一 考向二 考向三 考向四
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试题
解析
磁场未转动时，通电导线的受力情况如图甲所示．由受力分析可知，绝缘细线对通电导
线的拉力 FT＝
mg cos θ
(2)金属棒受哪几个力的作用？
考向二
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答案
考向一 考向二 考向三 考向四
依题意，开关闭合后，电流方向从 b 到 a，由左手定则可知，金属棒所受的 安培力方向竖直向下． 开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了 Δl1＝0.5 cm.由胡克定律和力 的平衡条件得 2kΔl1＝mg① 式中，m 为金属棒的质量，k 是弹簧的劲度系数，g 是重力加速度的大小． 开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为 F＝IBL②