磁场(近三年高考题)

【2018年高考考点定位】

作为一个热门的考点，一个每年必考的考点，近年来命题形式频出新意，主要侧重于两个方面，一个是描述磁场的相关物理量和定义的考察，如磁场、磁感应强度、磁感线、安培力、左手定则、右手定则等，考察这些基本的概念，不过情景可能会新。另外一个方面就是带点粒子在匀强磁场中的运动和安培力做功，涉及到运动过程的描述和功能关系。 考点一、磁场和磁感应强度

1、 磁场：性质是对放入其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。磁场的强弱用磁感应强度B 表示，方向为小磁针静止时N 极所指的方向。大小定义为F B IL =,此定义为电流垂直磁场时所受到的磁场力与电流大小和长度的比值，当然只针对一小段长度，我们称之为电流元（微元法）。

2、 磁感线：与电场线的相同点都是假设的不存在的，都以切线方向表示磁场方向（或电场方向），不同点电场线是不闭合的，而磁感线是闭合的。常见磁场的磁感线如下

3、 磁通量：穿过平面的磁感线的多少。对匀强磁场，若磁感应强度大小为B ，平面面积为S ，夹角为，则有磁通量sin BS φθ=

考点二、安培右手定则

1、 直线电流的磁场：右手握着通电直导线，大拇指指向电流的方向，四指环绕的方向即磁场的方向。磁场特点为以直导线为中心轴以一组同轴圆环，离轴越远，磁感应强度越弱。

2、 环形电流的磁场：右手握着环形电流，四指环绕的方向为电流方向，大拇指所指的方向就是中心轴线处磁场的方向，也就是磁场的N 极。磁场特点环形电流内部和外部的磁感应强度方向相反，大拇指指的是内部的磁场方向。

3、 通电螺线管的磁场：右手握着通电螺线管，四指环绕的方向为电流方向，大拇指所指的方向就是中心轴线处磁场的方向，也就是磁场的N 极。磁场特点类似于条形磁铁的磁场，螺线管内部为匀强磁场。

考点三、带点粒子在匀强磁场中的运动

1、 洛伦磁力（左手定则）：伸开左手，让磁感线穿过手心，四指直向正电荷运动的方向或者负电荷运动的反方向，大拇指所指的就是洛伦兹力的方向。大小表达式为sin F qvB θ=，为速度与磁场的夹角。注意的是，洛伦兹力的方向总是垂直于磁场和速度所决定的平面。所以洛伦兹力不会做功。

2、 速度方向垂直磁场方向进入磁场的带点粒子，由于洛伦兹力总是和速度方向垂直，只改变速度大小不改变速度方向，

粒子将做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：2v qvB m r =，粒子在磁场中匀速圆周运动半径为mv r qB

=。圆周运动周期222r mv m T v vqB qB

πππ===，提醒大家注意周期和速度无关。 3、 水平边界的匀强磁场中，带电粒子进磁场时速度与边界的夹角和出磁场时速度与边界夹角相同，即具有对称性。圆形边界的匀强磁场，若粒子沿磁场半径方向进入磁场，必定还沿半径方向离开磁场。由于粒子在磁场中的运动涉及较多的几何关系，所以借助某些结论可以缩短计算时间。

考点四、带点粒子在复合场中的运动

1、 质谱仪：通过一个加速电场：212qu mv =，2qu v m

=，垂直磁场进入匀强磁场做匀速圆周运动，圆周运动半径22mv um r qB qB ==,打在水平边界上的间距为2222um d r qB

==，对于电荷数相同质量数不同的同位素，可以通过打在不同位置而区分开，而且可以通过间

距分析粒子的比荷大小。结构简图如下

2、 回旋加速器：两个半圆的D 行金属盒构成，金属盒内存在匀强磁场，两个金属盒的间隙处加油高频交流电，带点粒子在其中一个D 行盒中做半个周期的匀速圆周运动，经过高频交流电，被电场加速，让后进

入对面的D 行盒再做半个周期的匀速圆周运动，再回到缝隙处的高频交流电时，电场方向刚

好反向，粒子继续加速，这样如此循环，粒子的速度越来越大，圆周运动半径越来越大，最

终达到D 行盒的半径而离开D 行盒，获得高速粒子。注意○1交流电的周期等于粒子在匀强磁

场中圆周运动的周期○2粒子最终的速度由D 行盒的半径和磁感应强度决定，与加速电压无关。

3、 速度选择器（磁流体发电机）：带电粒子进入匀强磁场后，由于受到洛伦兹力的作用而使得正负粒子偏向不同的方向，如下图所示，从而使得A 板带负电，B 板带正电，从而在AB 之间形成电场和电压。当粒

子不再偏转时，设AB 之间电压为，间距为d ，磁感应强度为B ，则能够通过而不偏转的粒子

满足条件为u qvB q d

=，可得u v dB =，即只有速度等于u v dB =的粒子才能沿直线通过，此为速度选择器。此时上下两板之间的电压维持在u dvB =，可以持续稳定对外供电，即磁流

体发电机的电动势u dvB =。

1．【2017·江苏卷】如图所示，两个单匝线圈a 、b 的半径分别为r 和2r ．圆形匀强磁场B 的

边缘恰好与a 线圈重合，则穿过a 、b 两线圈的磁通量之比为： （ ）

（A ）1:1

（B ）1:2

（C ）1:4 （D ）4:1 2． 【2017·新课标Ⅰ卷】如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a 、b 、c 电荷量相等，质量分别为m a 、m b 、m c 。已知在该区域内，a 在纸面内做匀速圆周运动，b 在纸面内向右做匀速直线运动，c 在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是： （ ）

A ．a b c

m m m >> B ．b a c m m m >>

C ．a c b m m m >>

D ．c b a m m m >>

3． 【2017·新课标Ⅲ卷】如图，在磁感应强度大小为B 0的匀强磁场中，两长直导线P 和Q 垂直

于纸面固定放置，两者之间的距离为l 。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸

面内与两导线距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零。如果让P 中的电流反向、其他条件不变，

则a 点处磁感应强度的大小为：

A ．0

B ．033B

C ．0233

B D ．2B 0