高2021届高2018级高三物理一轮复习第九章第1讲

五年高考(全国卷)命题分析

五年常考热点五年未考重点

磁场和磁感应强度的矢量合成

2018

20171卷19题、2卷20题

3卷18题

1.带电粒子在

磁场中运动的

多解问题

2.回旋加速器

的原理和应用

3.磁流体发电

机、电磁流量

计和霍尔元件

4.带电粒子在

周期性变化的

磁场中的运动

安培力及安培力作用下的平衡和运动问题2019

2017

2015

1卷17题

1卷19题、2卷21题

1卷24题

带电粒子在磁场中的运动2019

2017

2016

2015

2卷17题,3卷18题

2卷18题

2卷18题、3卷18题

1卷14题、2卷19题

带电粒子在叠加场中的运动20171卷16题

带电粒子在组合场中的运动2019

2018

2017

2016

1卷24题

1卷25题、2卷25题、

3卷24题

3卷24题

1卷15题

1.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、带电粒子在磁场中的运动与力学、电学、能量知识的综合应用,难度较大,常作为高考的压轴题.

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)带电粒子在有界磁场中运动的临界问题,在复合场中的运动问题；(4)磁场与现代科学知识的综合应用.

第1讲磁场及其对电流的作用

一、磁场、磁感应强度

1.磁场的基本性质

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＝F

IL(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)特点：磁感线是疏密程度相同、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.

判断正误(1)磁感应强度为0的地方,电流受到的安培力不一定为0.(×)

(2)电流受到安培力为0的地方,磁感应强度一定为0.(×)

(3)磁感应强度B一定等于F

IL.(×)

(4)磁场中电流受到的安培力大的地方,磁感应强度一定大.(×)

自测1(多选)(2019·四川绵阳市第二次诊断) 如图2所示是我国最早期的指南仪器——司南,静止时它的长柄指向南方,是由于地球表面有地磁场.下列与地磁场有关的说法,正确的是()

图2

A.地磁场是一种物质,客观上存在

B.地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行

C.通电导线在地磁场中可能不受安培力作用

D.运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力可以对运动电荷做正功

[参考答案]AC

[试题解析] 地磁场是客观存在的一种物质,磁感线是人们为了研究方便而假想出来的,故A正确；磁感线是闭合的曲线,不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行,故B错误；当通电导线与地磁场平行放置时,导线不受安培力,故C正确；由于洛伦兹力始终与速度方向垂直,所以运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力不做功,故D错误.

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.

①磁感线是闭合曲线,没有起点和终点,在磁体外部,从N极指向S极；在磁体内部,由S极指向N极.

②同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切.

③磁感线是假想的曲线,客观上并不存在.

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,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2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

[参考答案]

三、安培力的大小和方向

1.大小

若I∥B,F＝0；若I⊥B,F＝BIL.

2.方向

可以用左手定则来判定：伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时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.安培力方向总垂直于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.

3.两平行通电导线间的作用

同向电流相互吸引,反向电流相互排斥.

自测3以下说法中正确的是()

A.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行

B.安培力的方向可以用右手定则来判定

C.磁感线可以形象地描述各点的磁场强弱和方向,磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致

D.放置在磁场中1 m长的导线,通过1 A的电流,该处磁感应强度是1 T,则导线受到的安培力为

1 N

[参考答案]C