2020年高中物理讲义(第10章)-磁场(附详解)

.内容要求要点解读磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ新课标卷高考近几年未直接考查，而是结合安培力、洛伦兹力、电磁感应等内容间接考查。

高考要求知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用。

通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ常考点，多以选择题考查安培定则的应用，要求考生会分项多条通电导线周围磁场的叠加。

安培力、安培力的方向Ⅰ常考点，往往结合平衡条件、牛顿运动定律和电磁感应问题综合考查。

匀强磁场中的安培力Ⅱ常考点，选择题或计算题均有可能，特别是安培力作用下的平衡或运动问题，并且常结合电磁感应问题综合考查。

洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ热点。

要求考生会用左手定则判断洛伦兹力的方向，知道安培力是洛伦兹力的宏观表现。

洛伦兹力公式Ⅱ高频点或热点。

要求考查能熟练运用洛伦兹力公式，常结合带电粒子在磁场中的运动综合考查。

带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ热点也是难点。

考查形式有选择题，也有压轴计算题，多涉及有界磁场，还会考查电、磁复合场，对考生各种能力要求较高。

复习时要注意多研究一些以最新科技成果为背景的题目，注意将实际问题模型化能力的培养。

质谱仪和回旋加速器Ⅰ熟悉其工作原理，多注意其他类似元件的工作原理，例如速度选择题、电磁流量计、磁流体发电机、霍尔元件等。

带电粒子在组合场、叠加场中的运动Ⅱ重力场、电场、磁场的组合或叠加，这部分内容涵盖了力、电、磁的核心内容，是高考的重点和难点，综合度高，难度大。

10 磁场§10-1 磁场性质一、磁场1．力的角度——磁感应强度：把一段检验电流放在磁场中时，用它受到的最大安培力与其电流强度和长度的乘积之比来描述该点的磁感应强度大小，即FBIL 。

2．“形”的角度——磁感线：磁感线的疏密反映磁场的强弱（磁感应强度的大小），切线方向是磁场方向。

3．磁场的叠加：由于磁感应强度是矢量，故磁场叠加时合磁场的磁感应强度可以由平行四边形定则计算。

二、安培定则和左手定则使用手使用范围安培定则右手环形电流→磁场、直线电流→环形磁场左手定则左手电（流）+磁→（安培）力判断通电导线在磁场中的运动方向：1．把弯曲导线分成很多直线电流元，先用左手定则判断各电流元受力方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线的运动方向。

2．环形通电导线等效为小磁针，根据小磁针受到的磁力方向判断导线的受力和运动方向。

3．两平行直线电流间，同向电流互相吸引，反向电流相互排斥。

三、安培力1．公式：F A=BIL sin θ，安培力的大小取决于磁感应强度B、电流强度I、导体长度L及直导体与磁场方向间的夹角θ，该公式一般只适用于匀强磁场。

2．涉及安培力的力学综合问题，一般采取以下步骤解题：（1）选择适当的视角，将电流方向或磁场方向用“●”或“×”表示，使立体图转化为平面图；（2）进行受力分析，特别要根据磁场特定分析好安培力；（3）根据平衡条件、牛顿第二定律或功能关系列方程解答。

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．如图所示为M、N在c点产生的磁场．（3）应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场．如图所示，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，二者之间的距离为l。

在两导线中均通有方向垂直于纸面向里，大小相等的电流时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为零。

若仅让P中的电流反向，则a点处磁感应强度的大小为A．2B0B．23B C．3B D．B01．三根完全相同的长直导线互相平行，通以大小和方向都相同的电流。

它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处，如图所示。

已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与该导线的距离成反比，通电导线b在a处产生的磁场磁感应强度大小为B，则d处的磁感应强度大小为（）A．2B B．32B C．3B D．32B 1磁场合成2．如图所示，A 、B 、C 是正三角形的三个顶点，O 是AB 的中点，两根互相平行的通电长直导线垂直纸面固定在A 、B 两处，导线中通入的电流大小相等、方向相反。

已知通电长直导线产生磁场的磁感应强度kI B r ，I为通电长直导线的电流大小，r 为距通电长直导线的垂直距离，k 为常量，O 点处的磁感应强度大小为B 0，则C 点处的磁感应强度大小为（ ）A ．02B B ．022B C ．04B D ．03B下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是( )如图所示，ab 、cd 是两根在同一竖直平面内的直导线，在两导线中央悬挂一个小磁针，静止时在同一竖直平面内。

当两导线中通以大小相等的电流时，小磁针N 极向纸面内转动，则两导线中的电流方向（ ）A ．一定都是向上B ．一定都是向下C ．ab 中电流向上，cd 中电流向下D ．ab 中电流向下，cd 中电流向上2 右手定则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（左手定则判断）如图所示，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向；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。

把如图所示，三根通电长直导线a、b、c平行水平放置，其横截面恰好位于等边三角形的三个顶点，导线a、b固定在同一竖直面内，导线a中的电流方向垂直纸面向里，导线b中的电流方向垂直纸面向外，已知导线a、b中的电流在导线c处产生的磁场的磁感应强度大小均为B；导线c中的电流方向垂直纸面向里，电流大小为I，长度为L，质量为m，在粗糙水平面上处于静止状态，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．导线c所受安培力的大小为3B ILB．导线c受到的静摩擦力方向向右C．导线c对水平面的压力大小为mg B ILD．若仅将导线b中的电流反向，则导线c所受安培力的大小为B IL1．在赤道上方沿东西水平放置一根直导线并通以自东向西方向的电流，那么该处地磁场的方向及该导线所受地磁场作用力的方向为（）3安培定则A．地磁场向南，磁场作用力向上B．地磁场向南，磁场作用力向下C．地磁场向北，磁场作用力向上D．地磁场向北，磁场作用力向下2．（多选）如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，垂直纸面放置，均通有大小相等的电流I，L1、L2中电流方向垂直纸面向里，L3中电流方向垂直纸面外．下列说法错误的是（）A．L1、L2在L3处产生的合磁感应强度方向与L1、L2连线垂直B．L2、L3在L1处产生的合磁感应强度方向与L2、L3连线垂直C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:1:3D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3:3:13．如图所示，AC是四分之一圆弧，O为圆心，D为弧AC中点，A、D、C处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，A、C两处电流垂直纸面向里，D处电流垂直纸面向外，整个空间再加一个大小为的匀强磁场，O处的磁感应强度刚好为零，如果将D处电流反向，其他条件都不变，则O处的磁感应强度大小为（）A．()322B+B．()221B+C．2B D．04．在导线中电流在周围空间产生的磁感应强度大小为IB kr=，k为常量，r为到导线的距离，如图所示，两个半径相同，材料不同的半圆环并联接在电路中，电路中的总电流为I，流过ABD半圆环的电流为3I，流过ACD半圆环的电流为23I，在圆环圆心处电流产生的磁场的磁感应强度为B。

若将ABD半圆环绕直径AD转过90°，这时在O点的磁感应强度大小为（）A．3B B．5B C．2B D．B5．（多选）如图所示，A、B、C是三根平行且固定的金属导线，三根导线的电流大小相等，方向如图示。

AB、BC、AC的连线构成一个正三角形。

下列说法正确的是（）A．C处金属导线受到的磁场力的合力竖直向下B．A处和B处金属导线受到的磁场力的合力均竖直向上C．A处导线受到的磁场力的合力与C处导线受到的磁场力的合力大小之比为1:3 D．正三角形ABC的中心O处的磁感应强度为零6．如图所示，一边长L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。

若通以图示方向的电流（从A点流入，从C点流出），电流为I，则金属框受到的磁场力的合力为（）BIL D．2BIL A．0 B．BIL C．437．将闭合通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，则在通电圆环从刚进入到完全进入磁场的过程中，所受的安培力的大小（）A．逐渐增大B．逐渐变小C．先增大后减小D．先减小后增大8．如图所示，质量m=0.5 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度为L=1 m的光滑绝缘框架上，磁场垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内），右侧回路电源的电动势E=8 V、内电阻r=1 Ω，额定功率为8 W、额定电压为4 V的电动机正常工作，则磁场的磁感应强度为（g=10 m/s2）（）A．1.5 T B．1 TC．2 T D．1.73 T9．如图所示装置，电源的电动势为E=8V，内阻r1=0.5Ω，两光滑金属导轨平行放置，间距为d=0.2m，导体棒ab用等长绝缘细线悬挂并刚好与导轨接触，ab左侧为水平直轨道，右侧为半径R=0.2m的竖直圆弧导轨，圆心恰好为细线悬挂点，整个装置处于竖直向下的、磁感应强度为B=0.5T 的匀强磁场中。

闭合开关后，导体棒沿圆弧运动，已知导体棒的质量为m=0.06kg，电阻r2=0.5Ω，不考虑运动过程中产生的反电动势，则（）A．导体棒ab所受的安培力方向始终与运动方向一致B．导体棒在摆动过程中所受安培力F=8NC．导体棒摆动过程中的最大动能0.8JD．导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ=5310．如图所示，固定的水平金属导轨间距L=2 m。

处在磁感应强度B=4×l0-2 T的竖直向上的匀强磁场中，导体棒MN垂直导轨放置，并始终处于静止状态。

已知电源的电动势E =6 V，内电阻r=0.5 Ω，电阻R=4.5 Ω，其他电阻忽略不计。

闭合开关S，待电流稳定后，试求：（1）导体棒中的电流；（2）导体棒受到的安培力的大小和方向。

1．【2019·江苏卷】（多选）如图所示，在光滑的水平桌面上，a 和b 是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等． 矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a 、b 产生的磁场作用下静止．则a 、b 的电流方向可能是（ ）A ．均向左B ．均向右C ．a 的向左，b 的向右D ．a 的向右，b 的向左 2．【2019·新课标全国Ⅰ卷】如图，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，已如导体棒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（ ）A ．2FB ．1.5FC ．0.5FD ．03．【2018·新课标II 卷】（多选）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L 1、L 2，L 1中的电流方向向左，L 2中的电流方向向上；L 1的正上方有a 、b 两点，它们相对于L 2对称。