2019年高考物理大一轮复习江苏专版课件：第八章+磁场+第1讲
高考物理(江苏专用)一轮复习配套课件：8.1磁场及其对电流的作用
【知识梳理】 切线 1.磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的_____ 方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。
2.常见电流的磁场： 通电直导线 通电螺线管 环形电流
安 培 定 则
知识点 3
安培力
Ⅱ
【思维激活3】如图，长为2l的直导线
折成边长相等，夹角为60°的V形，并
置于与其所在平面相垂直的匀强磁场
【通关1+1】 1.(拓展延伸)在【典题1】中：(1)在MN的两侧延长线上分别有 e、f两点，且eM=Nf，则e、f两点的磁感应强度大小、方向关 系如何? (2)导线M、N中如果为等大的同向电流，则O、a、b、c、d五个 点中，磁感应强度为零的点有哪些?
【解析】(1)根据安培定则、平行四边形定则以及对称关系， e、
f两点的磁感应强度大小相等，方向垂直于 MN连线竖直向上。
(2)根据安培定则、平行四边形定则可判断只有 O点的磁感应强 度为零。 答案：(1)大小相等，方向与MN连线垂直向上 (2)O点
2.(多选)(2013·海南高考)三条在同一平面(纸面)内的长直绝 缘导线搭成一等边三角形。在导线中通过的电流均为I，电流 方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平 分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强 度大小分别记为B1、B2和B3。下列说法正确的是（ ）
A.5.0×10-5T
C.8.66×10-5T
B.1.0×10-4T
D.7.07×10-5T
【解析】选C。由题意作图可得tan60°= 得B′=8.66×10-5T。
B ， B
【知识梳理】 1.磁场： (1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 磁场力 的作用。 _______
2019届高考物理一轮复习第八章磁场1磁场磁场对电流的
2．(2016·北京卷，17)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最 早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不 全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如 图．结合上述材料，下列说法不．正．确．的是( )
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
【答案】 D
磁感应强度 B 与电场强度 E 的比较
对应名称 比较项目
磁感应强度 B
电场强度 E
物理意义
描述磁场的力的性 描述电场的力的性质的
质的物理量
物理量
定义式
B＝IFL，通电导线与 E＝Fq B 垂直
由磁场决定，与检验电流无 由电场决定，与检验电荷
大小决定
关
无关
矢量
矢量
方向 磁感线切线方向，小磁针 N 电场线切线方向，放入该
极受力方向
点的正电荷受力方向
合磁感应强度等于各磁场 合场强等于各个电场的 场的叠加
的磁感应强度的矢量和 场强的矢量和
单位 1 T＝1 N/(A·m)
1 V/m＝1 N/C
命题点 3 磁场的叠加 4.(2017·课标卷Ⅲ，18)如图，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( )
命题点 1 对磁场的理解 1．(2015·课标卷Ⅱ，18)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( ) 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
年《步步高》高三物理一轮复习课件(江苏专用)第八章 第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用
D．电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场
也越强 答案 CD
【知识存盘】
1．磁感线 (1)磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点 切线 方向跟这点的磁感应强度方向一致． 的_____ (2)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图8－1－1所示)
图8－1－1
2．电流的磁场 通电直导线 安 培 定 则 立 体 图 通电螺线管 环形电流
垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心
电流的方向 ，这时拇指所指的方 进入，并使四指指向___________ 安培力的方向 ． 向就是通电导线在磁场中所受_____________
(2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于_____ B和I
决定的平面．
考点一
对磁感应强度的理解及叠加
误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向
相同，故C选项正确；a、c两点的磁感应强度方向相同，故D 选项错误． 答案 C
【变式跟踪1】 (单选)关于磁感应强度B，下列说法中正确的是 ( 度B与F成正比，与I成反比 B．磁感应强度B是标量，没有方向 C．磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反 D．在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，不 同点的磁感应强度B可能不同，磁感线密集的地方磁感 应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些 )．
答案
BD
【知识存盘】
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 强弱 和 (1)物理意义：描述磁场的 _____ 方向 ． _____ F (2)大小： B＝____ IL (通电导线垂直于 磁场)． N极 的指 (3)方向：小磁针静止时_____ 向． (4)单位：特斯拉(T)．
2019届高考物理江苏专版一轮复习课件：第八章+第1节+磁场的描述+磁场对电流的作用
(6)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应 强度为零。 (7)安培力可能做正功，也可能做负功。
纵观 ·物理学史
1820 年， 丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围 的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应。
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课 堂 提 能·考点全通
易点速过，难点精研，时间用到增分点上
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突破点(一)
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[题点全练] 下列关于磁场或电场的说法正确的是________。 ①通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 ②通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 ③放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同 ④磁感应强度的大小跟放在磁场中的通电导线受力的大小无关 ⑤电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零 ⑥一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 ⑦检验电荷在电场中某点受到的电场力与检验电荷本身电荷量 的比值表征该点电场的强弱
[题点全练] 1．(2018· 连云港模拟)如图所示，圆环 上带有大量的负电荷，当圆环沿顺 时针方向转动时，a、b、c 三枚小磁 针都要发生转动，以下说法正确的 是 A．a、b、c 的 N 极都向纸里转 B．b 的 N 极向纸外转，而 a、c 的 N 极向纸里转 C．b、c 的 N 极都向纸里转，而 a 的 N 极向纸外转 D．b 的 N 极向纸里转，而 a、c 的 N 极向纸外转
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3．安培定则的应用 在运用安培定则时应分清“因”和“果”，电流是 “因”，磁场是“果”，既可以由“因”判断“果”，也可 以由“果”追溯“因”。
原因(电流方向) 结果(磁场方向) 直线电流的磁场 环形电流的磁场
4．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。
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大拇指 四指
高考物理(江苏专版)一轮复习讲义_第8章_第1课时_磁场的描述_磁场对电流的作用
磁场的描述磁场对电流的作用考点梳理一、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，或自由小磁针静止时北极的指向．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)．(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)特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直线．4．磁通量(1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积．(2)公式：Φ＝BS.深化拓展(1)公式Φ＝BS的适用条件：①匀强磁场；②磁感线的方向与平面垂直．即B⊥S.(2)S为有效面积．(3)磁通量虽然是标量，却有正、负之分．(4)磁通量与线圈的匝数无关．二、磁感线、通电导体周围磁场的分布1．磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁场方向一致．2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图3所示)34.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．(3)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．(4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在．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(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(1)用左手定则判定：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．(2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．方法提炼1．用安培定则判断电流的磁场方向时，用的是右手，又叫右手螺旋定则．2．用左手定则判断安培力的方向(1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但磁场方向和电流方向不一定垂直．(2)若已知B、I方向，F方向惟一确定．(3)若只有B或I方向变为相反，则力F反向；若B与I同时反向，则力F方向不变．(4)由于F⊥v，常根据v方向对物体进行受力分析.考点一对磁感应强度的理解1．磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的．2考点二安培定则的应用和磁场的叠加1．安培定则的应用2.磁场的叠加图8图9图10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．特别提醒 两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的． 考点三 安培力作用下导体运动情况的判定1．通电导体在磁场中的运动实质是在磁场对电流的安培力作用下导体的运动． 2．明确磁场的分布和正确运用左手定则进行判断是解题的关键． 例3 如图8所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N 极附近，磁 铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向 的电流后，线圈的运动情况是( )A ．线圈向左运动B ．线圈向右运动C ．从上往下看顺时针转动D ．从上往下看逆时针转动突破训练3 如图9所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A 为水平放置的直导线的截面，导线 中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1；当导线中有垂直纸面向 外的电流时，磁铁对斜面的压力为F N2，则下列关于磁铁对斜 面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )A ．F N1<F N2，弹簧的伸长量减小B ．F N1＝F N2，弹簧的伸长量减小C ．F N1>F N2，弹簧的伸长量增大D ．F N1>F N2，弹簧的伸长量减小突破训练4 如图10所示，把一根通电直导线AB 放在蹄形磁铁磁极 的正上方，导线可以自由移动．当导线通过电流I 时，如果只考虑 安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是 ( )A ．顺时针方向转动，同时下降B ．顺时针方向转动，同时上升C ．逆时针方向转动，同时下降D ．逆时针方向转动，同时上升磁场对运动电荷的作用考点梳理 一、洛伦兹力1．洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力． 2．洛伦兹力的方向 (1)判定方法左手定则：掌心——磁感线垂直穿入掌心；四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；拇指——指向洛伦兹力的方向．(2)方向特点：F ⊥B ，F ⊥v ，即F 垂直于B 和v 决定的平面(注意：洛伦兹力不做功)． 3．洛伦兹力的大小(1)v ∥B 时，洛伦兹力F ＝0.(θ＝0°或180°) (2)v ⊥B 时，洛伦兹力F ＝q v B .(θ＝90°) (3)v ＝0时，洛伦兹力F ＝0. 二、带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v ∥B ，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动．2．若v ⊥B ，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v 做匀速圆周运动．例题：4．[带电粒子在有界匀强磁场中运动的分析]如图3所示，半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B 点射出，若∠AOB ＝120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( )图3 A.2πr3v 0 B.23πr 3v 0C.πr3v 0D.3πr 3v 05．[带电粒子在匀强磁场中有关问题分析]如图4所示，质量为m ，电荷量为＋q 的带电粒子，以不同的初速度两次从O 点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场，在洛伦兹力作用下分别从M 、N 两点射出磁场，测得OM ∶ON ＝3∶4，则下列 说法中错误的是( )图4A ．两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为3∶4B ．两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为3∶4C．两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为3∶4D．两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为4∶3规律总结1．带电粒子在有界磁场中运动的几种常见情形(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图5所示)图5(2)平行边界(存在临界条件，如图6所示)图6(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图7所示)图72．确定粒子运动的圆心，找出轨迹对应的圆心角，再求运动时间.考点一洛伦兹力和电场力的比较1．洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面．(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．2深化拓展 ①洛伦兹力对电荷不做功；安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功．②只有运动电荷才会受到洛伦兹力，静止电荷在磁场中所受洛伦兹力一定为零． 突破训练1在如图9所示的空间中，存在电场强度为E 的匀强电场，同时存在沿x 轴负方向、磁感应强度为B 的匀强磁场(图中均未画出)．一质子(电荷量为e )在该空间恰沿y 轴正方向以速度v 匀速运动．据此可以判断出( )图9A ．质子所受电场力大小等于eE ，运动中电势能减小；沿z 轴正方向电势升高B ．质子所受电场力大小等于eE ，运动中电势能增大；沿z 轴正方向电势降低C ．质子所受电场力大小等于e v B ，运动中电势能不变；沿z 轴正方向电势升高D ．质子所受电场力大小等于e v B ，运动中电势能不变；沿z 轴正方向电势降低 考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动 1．圆心的确定(1)已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图10甲所示，图中P 为入射点，M 为出射点)．图10(2)已知入射方向、入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示，P 为入射点，M 为出射点)． 2．半径的确定可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小． 3．运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为θ时，其运动时 间表示为：t ＝θ2πT (或t ＝θRv )．例2 (2012·安徽理综·19)如图11所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场，经过Δt 时间从C 点射出磁场，OC与OB 成60°角．现将带电粒子的速度变为v3，仍从A 点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( )图11A.12ΔtB ．2ΔtC.13ΔtD ．3Δt例3 如图12所示，M 、N 为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值．静止的带电粒子带电荷量为＋q ，质量为m (不计重力)，从点P 经电场加速后，从小孔Q 进入N 板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外，CD 为磁场边界上的一绝缘板，它与N 板的夹角为θ＝45°，孔Q 到板的下端C 的距离为L ，当M 、N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD 板上，求：图12(1)两板间电压的最大值U m ；(2)CD 板上可能被粒子打中的区域的长度s ； (3)粒子在磁场中运动的最长时间t m .突破训练3 (2012·山西太原市高三模拟试题(二))如图14所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.10T ，磁场区域半径r ＝23 3 m ，左侧区圆心为O 1，磁场向里，右侧区圆心为O 2，磁场向外，两区域切点为C .今有质量m ＝3.2×10－26kg 、带电荷量q ＝1.6×10－19C 的某种离子，从左侧区边缘的A 点以速度v ＝1×106 m/s 正对O 1的方向垂直射入磁场，它将穿越C 点后再从右侧区穿出．求：图14(1)该离子通过两磁场区域所用的时间；(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离多大？(侧移距离指在垂直初速度方向上移动的距离)2．(2012·江苏单科·9)如图18所示，MN 是磁感应强度为B 的匀强磁场的边界．一质量为m 、电荷量为q 的粒子在纸面内从O 点射入磁场．若粒子速度为v 0，最远能落在边界上的A 点．下列说法正确的有( )图18A ．若粒子落在A 点的左侧，其速度一定小于v 0B ．若粒子落在A 点的右侧，其速度一定大于v 0C ．若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内，其速度不可能小于v 0－qBd 2mD ．若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内，其速度不可能大于v 0＋qBd2m3.如图22所示，在真空区域内，有宽度为L 的匀强磁场，磁感应强度为B ，磁场方向垂直纸面向里，MN 、PQ 为磁场的边界．质量为m 、带电荷量为－q 的粒子，先后两次沿着与MN 夹角为θ(0°<θ<90°)的方向垂直于磁感线射入匀强磁场中，第一次粒子是经电压U 1加速后射入磁场的，粒子刚好没能从PQ 边界射出磁场；第二次粒子是经电压U 2加速后射入磁场的，粒子刚好能垂直于PQ 射出磁场．(不计粒子重力，粒子加速前的速度认为是零，U 1、U 2未知)图22(1)加速电压U 1、U 2的比值U 1U 2为多少？(2)为使粒子经电压U 2加速射入磁场后沿直线射出PQ 边界，可在磁场区域加一个匀强电场，求该电场的场强大小．4．如图3所示，一个质量为m 、电荷量为＋q 的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处在磁感应强度为B 的匀强磁场中(不计空气阻力)．现给圆环向右的初速度v 0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图中的( )图38.如图7所示是某粒子速度选择器的示意图，在一半径为R ＝10 cm 的圆柱形桶内有B ＝10－4T 的匀强磁场，方向平行于轴线，在圆柱桶某一直径的两端开有小孔，作为入射孔和出射孔．粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出．现有一粒子源发射比荷为qm ＝2×1011 C/kg 的正粒子，粒子束中速度分布连续．当角θ＝45°时，出射粒子速度v 的大小是( )图7A.2×106 m/s B．22×106 m/sC．22×108 m/s D．42×106 m/s12．如图11甲所示，M、N为竖直放置且彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O′且正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示．有一束正离子在t＝0时垂直于M板从小孔O射入磁场．已知正离子质量为m，带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力．求：图11(1)磁感应强度B0的大小；(2)要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v0的可能值．带电粒子在复合场中的运动考点梳理一、复合场1．复合场的分类(1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存．(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或相邻或在同一区域，电场、磁场交替出现．二、带电粒子在复合场中的运动形式1． 静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动．2． 匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动．3． 较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线．4． 分阶段运动带电粒子可能依次通过几个情况不同的组合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成．3． [质谱仪原理的理解]如图3所示是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E .平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2.平板S 下方有磁感应强度为B 0的匀强磁场．下列表述正确的是 ( )A ．质谱仪是分析同位素的重要工具 图3B ．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C ．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E /BD ．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的比荷越小4． [回旋加速器原理的理解]劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图4所示．置于高真空中的D 形金属盒半径为R ，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略．磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f ，加速电压为U .若A 处粒子源产生的质子质量为m 、电荷量为＋q ，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响．则下列说法正确的是 ( ) 图4A ．质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB ．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U 成正比C ．质子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1D ．不改变磁感应强度B 和交流电频率f ，该回旋加速器的最大动能不变 规律总结带电粒子在复合场中运动的应用实例1． 质谱仪(1)构造：如图5所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．图5(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU ＝12m v 2. 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式q v B ＝m v 2r. 由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷．r ＝1B 2mU q ，m ＝qr 2B 22U ，q m ＝2U B 2r 2. 2． 回旋加速器(1)构造：如图6所示，D 1、D 2是半圆形金属盒，D 形盒的缝隙处接交流电源，D 形盒处于匀强磁场中．(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D 形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由q v B ＝m v 2r，得 E km ＝q 2B 2r 22m，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B 和D 形盒 图6 半径r 决定，与加速电压无关．特别提醒 这两个实例都应用了带电粒子在电场中加速、在磁场中偏转(匀速圆周运动) 的原理．3． 速度选择器(如图7所示)(1)平行板中电场强度E 和磁感应强度B 互相垂直．这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE ＝q v B ，即v ＝E B. 图74． 磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能．(2)根据左手定则，如图8中的B 是发电机正极．(3)磁流体发电机两极板间的距离为L ，等离子体速度为v ，磁场的磁感应强度为B ，则由qE ＝q U L＝q v B 得两极板间能达到的最大电势 图8 差U ＝BL v .5． 电磁流量计工作原理：如图9所示，圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就 图9保持稳定，即：q v B ＝qE ＝q U d ，所以v ＝U Bd ，因此液体流量Q ＝S v ＝ πd 24·U Bd ＝πdU 4B.考点一 带电粒子在叠加场中的运动1． 带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类(1)磁场力、重力并存①若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题．(2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)①若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．②若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题．(3)电场力、磁场力、重力并存①若三力平衡，一定做匀速直线运动．②若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动．③若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题．2． 带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果．例1 如图10所示，带电平行金属板相距为2R ，在两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B 的圆形匀强磁场区域 ，与两板及左侧边缘线相切．一个带正电的粒子(不计重力)沿两板间中心线O 1O 2从左侧边缘O 1点以某一速度射入，恰沿直线通过圆形磁场区域，并从极板边缘飞出，在极板间运动时间为t 0.若撤去磁场，质子仍从O 1点以相同速度射入，则经t 02时间打到极板上．图10(1)求两极板间电压U ；(2)若两极板不带电，保持磁场不变，该粒子仍沿中心线O 1O 2从O 1点射入，欲使粒子从两板左侧间飞出，射入的速度应满足什么条件？突破训练1 如图11所示，空间存在着垂直纸面向外的水平匀强磁场，磁感应强度为B ，在y 轴两侧分别有方向相反的匀强电场，电场强度均为E ，在两个电场的交界处左侧，有一带正电的液滴a 在电场力和重力作用下静止，现从场中某点由静止释放一个带负电的液滴b ，当它的运动方向变为水平方向时恰与a 相撞，撞后两液滴合为一体，速度减小到原来的一半，并沿x 轴正方向做匀速直线运动，已 图11知液滴b 与a 的质量相等，b 所带电荷量是a 所带电荷量的2倍，且相撞前a 、b 间的静电力忽略不计．(1)求两液滴相撞后共同运动的速度大小；(2)求液滴b 开始下落时距液滴a 的高度h .考点二 带电粒子在组合场中的运动1． 近几年各省市的高考题在这里的命题情景大都是组合场模型，或是一个电场与一个磁场相邻，或是两个或多个磁场相邻．2． 解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等．3． 要进行正确的受力分析，确定带电粒子的运动状态．4． 分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键．例2 (2012·山东理综·23)如图12甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为L 的平行金属极板MN 和PQ ，两极 板中心各有一小孔S 1、S 2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均 为U 0，周期为T 0.在t ＝0时刻将一个质量为m 、电荷量为－q (q >0)的粒子由S 1静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在t ＝T 02时刻通过S 2垂直于边界进入右侧磁场区．(不 计粒子重力，不考虑极板外的电场)图12(1)求粒子到达S 2时的速度大小v 和极板间距d .(2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件．(3)若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在t ＝3T 0时刻再次到达S 2，且速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小．。
2019年高考物理大一轮复习江苏专版课件：第八章 磁场 第1讲 精品
(2)导体棒受到的摩擦力大小. 答案 0.16 N 解析 导体棒所受重力沿导轨向下的分力： F1＝mgsin 37°＝0.04×10×0.6 N＝0.24 N 由于F1小于安培力，故导体棒受到沿导轨向下的摩擦力Ff，根据共点力 平衡条件得：mgsin 37°＋Ff＝F安 解得：Ff＝F安－mgsin 37°＝(0.40－0.24) N＝0.16 N.
弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方 中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，
受到的磁场力大小为F1，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F2，则此时 b受到的磁场力大小变为
√A.F2
C.F1＋F2
B.F1－F2 D.2F1－F2
图10
解析 答案
命题点三 安培力作用下导体运动情况
能力考点 师生共研
1.问题概述 (1)问题特点 安培力作用下导体的运动问题与力学中的运动问题一样，同样遵从力学 基本规律，只是研究对象所受的力中多分析安培力而已. (2)规律分析 判定通电导体在安培力作用下的运动方向或运动趋势，首先必须弄清楚 导体所在位置的磁感线分布情况，再弄清导体中电流方向，然后利用左 手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势.
图13
例4 (2018·泰州二中模拟)如图14所示，两平行金属导轨间的距离L＝
0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，
分布着磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属
导轨的一端接有电动势E＝3 V、内阻r＝0.5 Ω的直流电源.现把一个质量
水平虚线对称)，a、b是其内两点.则
√A.a、b两点的磁感应强度大小不等，且Ba>Bb
2019年高考物理大一轮复习江苏专版课件：第八章 磁场 本章学科素养提升 精品
自主阅读素材8 本章学科素养提升
1
有界磁场中临界问题的两种处理技巧
1.动态放缩法 (1)适用条件 ①速度方向一定，大小不同 粒子源发射速度方向一定，大小不同的带电粒子进入匀强磁场时，这些 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化而变化.
②轨迹圆圆心共线
如图1所示(图中只画出粒子带正电的情景)，速
例3 如图5所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的
匀 强 磁 场 分 布 在 以 直 径 A2A4 为 边 界 的 两 个 半 圆 形 区 域 Ⅰ 和 Ⅱ 中 ， 直 径 A2A4与直径A1A3之间的夹角为α＝60°.一质量为m、电荷量为q的带正电 粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成β＝30°角的方向射入磁 场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心进入 Ⅱ区，最后再从A4处射出磁场.已知该粒子从射入到 射出磁场所用的时间为t，求：
m 打中区域的长度. 答案 20 cm
图4
解析 答案
2
情境作图能力的培养
带电粒子在多磁场中的运动，一般是指带电粒子在两个相邻匀强磁场中 的运动.解决此类问题的一般思路： (1)根据题中所给的条件，画出粒子在两磁场中做匀速圆周运动的轨迹； (2)根据画出的轨迹，找出粒子在两磁场中做匀速圆周运动的圆心和半径； (3)适当添加辅助线，运用数学方法计算出粒子在两磁场中的轨迹半径 (有时候还要找出圆心角)； (4)结合粒子运动的半径公式 r＝mBqv(或周期公式 T＝2qπBm)即可得出所求的 物理量.
量为q的带电粒子沿图示方向垂直射入磁场中，θ＝45°，要
使粒子不能从右边界NN′射出，求粒子入射速率的最大值为
多少？
2＋ 2Bqd
图2
高考物理(江苏专用)大一轮复习讲义(课件)第八章 磁场 本章学科素养提升
情景作图能力的培养
带电粒子在多磁场中的运动，一般是指带电粒子在两个相邻匀强磁场中 的运动.解决此类问题的一般思路： (1)根据题中所给的条件，画出粒子在两磁场中做匀速圆周运动的轨迹； (2)根据画出的轨迹，找出粒子在两磁场中做圆周运动的圆心和半径； (3)适当添加辅助线，运用数学方法计算出粒子在两磁场中的轨迹半径 (有时候还要找出圆心角)； (4)结合粒子运动的半径公式 r＝mBqv(或周期公式 T＝2qπBm)即可得出所求的 物理量.
【例1】如图甲所示，间距为d、垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁
场、取垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如
图乙所示．t＝0时刻，一质量为m、带电荷量为＋q的粒子(不计重力)，以初
速度v0由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入
磁场区．当B0和TB取某些特定值时，可使t＝0时刻入射的粒子经Δt时间恰能
•
2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。
•
3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。
•
4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。
•
5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月上午8时18分21.11.2308:18November 23, 2021
垂直打在P板上(不考虑粒子反弹)．上述m、q、d、v0为已知量．
(1)若 Δt＝12TB，求 B0；
答案
mv0 qd
解析
(2)若 Δt＝32TB，求粒子在磁场中运动时加速度的大小； 答案
3v0 2 d
解析
•
1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。
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D.在磁场中通电直导线也可以不受力 √
答案
自测2
中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：
“ 以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也.” 进一步研究表
明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图2.结合上述材料，下列说法
不正确的是
A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
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 环形电流的两 侧是N极和S极， 且离圆环中心越 越弱 远，磁场_____
(2017· 无锡市期末 ) 如图 7 所示，一对相同的载流圆线圈彼此平行
且共轴，通以同方向等大电流，在两线圈圆心连线上取 A 、 B 、 C 三点，
使得 AO1 ＝ O1B＝ BO2 ＝ O2C ， A 、 B两点的磁感应强度分别为 BA 和 BB ，若
仅将线圈O2中电流反向(大小不变)，则C点的磁感应强度大小变为BC，下
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.
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. (2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点， 磁感应强度大小 相等 ，且方向水平 向北 .
C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 √
D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力
图2
解析 答案
的作用
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 ；
图1
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.
自测1
(多选)一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的磁场中，
当通过它的电流为I时，所受安培力大小为F.以下关于磁感应强度B的说
法正确的是
F A.磁感应强度B一定等于 IL
√
F B.磁感应强度B可能大于或等于 IL C.磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大
上的A点处产生的磁场方向沿z轴正方向，则该束电子的运动方向是
A.z轴正方向
B.z轴负方向
C.y轴正方向 √ D.y轴负方向 解析 图6 在x轴上的A点处产生的磁场方向沿z轴正方向，根据安培定则可知，
电子流形成的电流方向沿y轴负方向，那么电子流沿y轴正方向运动，故A、 B、D错误，C正确.
解析 答案
变式 1
第八章 磁场
第1讲 磁场及其对电流的作用
内容索引
过好双基关
回扣基础知识 训练基础题目
研透命题点
细研考纲和真题 分析突破命题点
随堂测试
随堂自测 检测课堂学习效果
课时作业
限时训练 练规范 练速度
过好双基关
Байду номын сангаас
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 . F (2)定义式： B＝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.
自测4
在如图所示的四幅图中，正确标明通电导线所受安培力 F方向
的是
√
答案
研透命题点
命题点一 安培定则的应用和磁场的叠加
基础考点
自主悟透
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”. 因果 磁场 直线电流的磁场 环形电流的磁场
原因(电流方向) 结果(磁场方向)
基础考点
自主悟透
1.安培力大小 (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8所示). 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. 图8
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.
答案
图4
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
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.可 以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指 垂直 ，并且
都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线 从掌心进入 ，使伸 开的四指指向 电流 的方向，那么， 拇指 所指的方向就是通电导线在磁 场中的受力方向. 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 .
大拇指 四指 四指 大拇指
2.磁场叠加问题的一般解题思路
(1)确定磁场场源，如通电导线.
(2) 定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点
上产生的磁场的大小和方向.如图5所示为M、N在c点产生的磁场.
图5
(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场.
例1
(2017· 苏锡常镇四市调研)如图6，一束电子沿某坐标轴运动，在x轴
无磁极、非匀强， 与 条形 磁铁的磁场相似，
特点 且距导线越远处
越弱 磁场_____
管内为 匀强 磁场且磁场 最强 ，管外为 非匀强 磁场
安培 定则
立体图
横截面图
纵截面图
自测3
(2018· 宝应中学模拟 )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.
列说法正确的是 A.BC＝BB－BA，开始时A与C磁场同向，后来A与C磁场反向 √ B.BC＝BB－BA，开始时A与C磁场反向，后来A与C磁场同向 C.BC＝2BA－BB，开始时A与C磁场同向，后来A与C磁场反向 D.BC＝2BA－BB，开始时A与C磁场反向，后来A与C磁场同向 图7
解析 答案
命题点二 安培力大小与方向