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2022步步高一轮复习必考内容第九章 磁场章节讲解与训练测试打包
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第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用.doc
第2讲 磁场对运动电荷的作用.doc
核心素养提升.doc
章末质量检测（九）.doc
专题 带电粒子在复合场中的运动.doc
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考点内容 要求 全国卷三年考情分析
2017 2018 2019
磁场、磁感应强度、磁感线 Ⅰ Ⅰ卷·T16：带电粒子在复合场中的运动
T19：安培力、左手定则
Ⅱ卷·T18：带电粒子在圆形磁场中的运动
T21：安培力、左手定则
Ⅲ卷·T18：磁感应强度的合成、安培定则
T24：带电粒子在组合磁场中的运动 Ⅰ卷·T25：带电粒子在组合场中的运动
Ⅱ卷·T20：安培定则、磁感应强度的合成
T25：带电粒子在组合场中的运动
Ⅲ卷·T24：带电粒子在组合场中的运动 Ⅰ卷·T17：安培力的计算
T24：带电粒子在组合场中的运动
Ⅱ卷·T17：带电粒子在有界磁场中的圆周运动
Ⅲ卷·T18：带电粒子在组合磁场中的圆周运动
通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 Ⅰ
安培力、安培力的方向 Ⅰ
匀强磁场中的安培力 Ⅱ
洛伦兹力、洛伦兹力的方向 Ⅰ
洛伦兹力公式 Ⅱ
带电粒子在匀强磁场中的运动 Ⅱ
质谱仪和回旋加速器 Ⅰ
说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形；
(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。
第1讲　磁场的描述及磁场对电流的作用

知识要点
一、磁场、磁感应强度
1.磁场
(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。
(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。
2.磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。
(2)大小：B＝FIL(通电导线垂直于磁场放置)。
(3)方向：小磁针静止时N极的指向。
(4)单位：特斯拉(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：疏密程度相同、方向相同的平行直线。
二、磁感线　通电直导线和通电线圈周围磁场的方向
1.磁感线及特点
(1)磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。

(2)特点
①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。
②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。
③磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。
④磁感线是假想的曲线，客观上不存在。
2.电流的磁场
通电直导线 通电螺线管 环形电流
安培定则

三、安培力、安培力的方向　匀强磁场中的安培力
1.安培力的大小
F＝ILBsin θ(其中θ为B与I之间的夹角)
(1)磁场和电流垂直时：F＝BIL。
(2)磁场和电流平行时：F＝0。
2.安培力的方向

图1
左手定则判断：
(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。
(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向。
(3)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。
基础诊断
1.关于磁感应强度B，下列说法正确的是(　　)
A.根据磁感应强度的定义式B＝FIL可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
B.一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零
C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
D.磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同
答案　B
2.在磁场中某区域的磁感线如图2所示，则(　　)

图2
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，且Ba＞Bb
B.a、b两处的磁感应强度的大小相等
C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
解析　磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误；由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出Ba＞Bb，所以A正确，B错误。
答案　A
3.下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是(　　)

解析　根据在磁体外部同名磁极相互排斥可知选项A错误；应用安培定则可知环形电流中心轴线上的磁场方向由右向左，小磁针N极受到的磁场力向左，选项B错误；根据安培定则可知通电螺线管内部磁场向右，内部小磁针N极受到的磁场力向右，选项C正确；根据安培定则可知通电直导线右边磁场向里，小磁针N极应向里，选项D错误。
答案　C
4.[人教版选修3－1·P94·T1改编]下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是(　　)

答案　C
5.(2019·4月浙江选考，5)在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图象正确的是(　　)

解析　根据题意，导线方向与磁场方向垂直，则导线受到的安培力大小与通过导线的电流大小之间的关系满足F＝ILB，故A正确。
答案　A

　磁感应强度、磁场的叠加
考向 　磁感应强度的理解
(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝FIL认为B与F成正比，与IL成反比。
(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则其所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零。
(3)磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针静止时N极的指向。
【例1】 关于磁感应强度B，下列说法中正确的是(　　)
A.磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关
B.磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致
C.若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用，该点B为零
D.长度为L、电流为I的导线在磁场中受力为F，则磁感应强度B大于或等于FIL
解析　磁感应强度B是由磁场本身决定的，与试探电流元的情况无关，A错误；B的方向与电流元受力方向垂直，B错误；电流元受力还与电流和磁场方向的夹角有关，当两者平行时，电流元不受力，C错误；当电流方向与磁场方向垂直时，B＝FIL，当成一定夹角θ时，B＝FILsin θ，故B大于或等于FIL，D正确。
答案　D
考向 　安培定则的应用和磁场的叠加
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及通电螺线管的磁场时应分清“因”和“果”。
原因(电流方向) 结果(磁场方向)
直线电流的磁场 大拇指 四指
环形电流及通电螺线管的磁场 四指 大拇指
2.磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则。
【例2】 (多选)(2018·全国Ⅱ卷，20)如图3，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0，方向也垂直于纸面向外。则(　　)

图3
A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0
B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0
C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0
D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B0
解析　由对称性可知，流经L1的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，流经L2的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为B2，由磁场叠加原理知在a点：B0－B1－B2＝13B0，在b点：B0－B1＋B2＝12B0，联立解得B1＝712B0，B2＝112B0，选项A、C正确。
答案　AC

1.(多选)下列说法中正确的是(　　)
A.电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零
B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零
C.电场中某点电场的强弱，用一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值表征
D.磁场中某点磁场的强弱，用一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值表征
解析　电场和磁场有一个明显的区别是电场对放入其中的电荷有力的作用，而磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A正确，B错误；同理，根据电场强度的定义式E＝Fq可知C正确；同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B＝FIL中I和B必须垂直，故D错误。
答案　AC
2.如图4所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是(　　)

图4
A. a B.b C.c D.d
解析　根据安培定则可判断出电流的磁场方向，再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向可知C正确。
答案　C
3.(2017·全国Ⅲ卷，18)如图5，在磁感应强度大小为B0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(　　)

图5
A.0 B.33B0 C.233B0 D.2B0
解析　如图甲所示， P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，由几何关系可知，B1＝33B0。如果让P中的电流反向、其他条件不变时，如图乙所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大小B＝B20＋B21＝233B0 ，故选项C正确，A、B、D错误。

答案　C
　安培力的大小和方向
1.安培力大小：F＝ILBsin θ
(1)当I⊥B时，F＝BIL。
(2)当I∥B时，F＝0。
注意：①当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图6所示)。

图6
②对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。
2.安培力方向：用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面。
【例3】 (2019·全国Ⅰ卷，17)如图7，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为(　　)

图7
A.2F B.1.5F C.0.5F D.0
解析　设每根导体棒的电阻为R，长度为L，则外电路中，上、下电路电阻之比为R1∶R2＝2R∶R＝2∶1，上、下电路电流之比I1∶I2＝1∶2。如图所示，由于上面电路LMN通电的导体棒受到的安培力的有效长度也为L，根据安培力计算公式F＝ILB，可知F′∶F＝I1∶I2＝1∶2，得F′＝12F，根据左手定则可知，两力方向相同，故线框LMN所受到的安培力大小为F＋F′＝1.5F，选项B正确。

答案　B

1.教学中常用如图8甲所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况。现将图中的蹄形磁铁改用图乙所示的电磁铁代替，则合上开关时，以下判断正确的是(　　)

图8
A.电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向左运动
B.电磁铁上端为N极 ，下端为S极，导体棒ab向右运动
C.电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向右运动
D.电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向左运动
解析　由右手螺旋定则及左手定则，易判断出选项A正确。
答案　A
2.(多选)把一根绝缘导线PQ弯成两个半圆形状，每个半圆的半径都为R，放置在粗糙的水平桌面上，在桌面上加有竖直向下且磁感应强度大小为B的匀强磁场，如图9所示(俯视图)，现给导线通入由P到Q的电流，并逐渐增大电流，导线PQ始终处于静止状态，则下列说法正确的是(　　)
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和彩云提取码：d5Me
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