1、高高考考引引航航命題調(diào) 研從近年高考來看,本章命題要點包括:(1)磁場、磁感應(yīng)強度、磁感線;(2)通電直導線及通電線圈周圍磁場的判定和疊加;(3)安培力、安培力的方向、安培力作用下的動力學分析;(4)洛倫茲力、洛倫茲力的方向;(5)洛倫茲力公式、洛倫茲力作用下的有界磁場中的偏轉(zhuǎn)運動;(6)帶電粒子在勻強磁場中的運動、時間、半徑及軌跡判定等;(7)帶電粒子在復合場中的運動;(8)質(zhì)譜儀和回旋加速器等。選擇題多考查磁場的基本概念及右手定則,難度一般較小;計算題難度中等偏上或較大。高高考考引引航航本部分內(nèi)容綜合性較強,經(jīng)常以壓軸題的形式出現(xiàn)。試題綜合考查力與運動以及運用數(shù)學知識解決物理問題的能力,尤

2、其是對高新科技儀器物理原理的考查,這對考生物理建模及信息遷移的能力要求較高。預測2020年高考中,本部分知識仍為出題的熱點和難點,需要著重關(guān)注由安培定則判定磁場的方向及磁場的疊加,與電磁感應(yīng)結(jié)合分析導體棒在安培力作用下的運動問題,帶電粒子在有界勻強磁場中的勻速圓周運動問題及帶電粒子在復合場中的運動問題。磁場磁場 磁場力磁場力第1講1必備知識2關(guān)鍵能力1 1磁場、磁感應(yīng)強度磁場、磁感應(yīng)強度1 1磁場、磁感應(yīng)強度磁場、磁感應(yīng)強度答案答案D D1 1磁場、磁感應(yīng)強度磁場、磁感應(yīng)強度2 2磁感線磁感線 通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向(1)磁感線在磁場中畫出一些有方

3、向的曲線,使曲線上各點的切線方向跟這點的磁感應(yīng)強度方向一致。(2)幾種常見的磁場常見磁體的磁場2 2磁感線磁感線 通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向電流周圍的磁場2 2磁感線磁感線 通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點無磁極,非勻強磁場,距導線越遠處磁場越弱兩側(cè)是N極和S極,與條形磁體的磁場類似,管內(nèi)可看作勻強磁場,管外是非勻強磁場兩側(cè)是N極和S極,圓環(huán)內(nèi)側(cè),離導線越近,磁場越強;圓環(huán)外側(cè)離圓環(huán)越遠,磁場越弱(續(xù)表)B B答案答案2 2磁感線磁感線 通電直導線和通電線圈周圍磁場的方

4、向通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向2.1 (2019山西大同階段檢測)如圖所示,圓環(huán)上帶有大量的負電荷,當圓環(huán)沿順時針方向轉(zhuǎn)動時,a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動,以下說法正確的是()。A.a、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)B.b的N極向紙外轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)C.b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn),而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D.b的N極向紙里轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)3 3安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向 勻強磁場中的安培力勻強磁場中的安培力(1)安培力的大小磁場和電流垂直時:F=BIL。磁場和電流平行時:F=0。(2)安培力的方向由左手定則判斷:伸出左手,讓拇指與其余四指垂直,并且都在同一個平面內(nèi)。讓

5、磁感線從掌心進入,并使四指指向電流方向。拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。BDBD答案答案3 3安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向 勻強磁場中的安培力勻強磁場中的安培力3.1 (2018江西上饒開學考試)(多選)一段通電直導線,長度為l,電流為I,放在同一個勻強磁場中,導線和磁場的相對位置有如圖所示的四種情況,通電導線所受到的安培力的大小情況將是()。A.丙和丁的情況下,導線所受到的安培力都大于甲的情況下導線所受到的安培力B.乙的情況下,導線不受安培力作用C.乙、丙的情況下,導線都不受安培力作用D.甲、丙、丁的情況下,導線所受安培力大小都相等D D答案答案3 3安培力、

6、安培力的方向安培力、安培力的方向 勻強磁場中的安培力勻強磁場中的安培力BCBC答案答案3 3安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向 勻強磁場中的安培力勻強磁場中的安培力安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加題型一題型一利用安培定則(右手螺旋定則)判斷電流產(chǎn)生的磁場的方向是考生所需掌握的基本功,而考題中常常還會將多條導線或磁體產(chǎn)生的磁場進行疊加,考查考生對于矢量疊加的掌握情況。先分別判斷各導線產(chǎn)生的磁場,再利用平行四邊形定則進行合成,便可解決此類問題。安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加題型一題型一甲BC答案答案解析解析解解析析安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加安培定則的

7、應(yīng)用與磁場的疊加題型一題型一乙丙方法方法安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加題型一題型一磁場疊加問題的一般解題思路空間中的磁場通常涉及多個磁場的疊加,磁感應(yīng)強度是矢量,可以通過平行四邊形定則進行計算或判斷。通?？碱}中出現(xiàn)的磁場不是勻強磁場,這類考題的解法如下:(1)確定磁場場源,如通電導線。(2)定位空間中需求解磁場的點,利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的大小和方向。如圖中M、N在c點產(chǎn)生的磁場。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進行合成,如圖中的合磁場。答案答案解析解析安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加題型一題型一甲D解解析析安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加安培

8、定則的應(yīng)用與磁場的疊加題型一題型一乙答案答案解析解析C C安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加題型一題型一【變式訓練2】(2018江蘇徐州開學檢測)如圖甲所示,兩根相互平行的長直導線分別過紙面上的M、N兩點,且與紙面垂直,導線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上,O為M、N連線的中點,c、d位于M、N連線的中垂線上,且a、b、c、d到O點的距離均相等。下列說法正確的是()。A.O點處的磁感應(yīng)強度為零B.a、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等,方向相反C.c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等,方向相同D.a、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同甲解解析析安培定則的應(yīng)用與磁場的

9、疊加安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加題型一題型一根據(jù)安培定則可判斷M、N兩點處的直線電流在a、b、c、d、O各點產(chǎn)生的磁場方向,如圖乙所示,再利用對稱性和平行四邊形定則可確定各點(合)磁場的方向。磁場疊加后可知,a、b、c、d、O的磁場方向均相同,a、b點的磁感應(yīng)強度大小相等,c、d兩點的磁感應(yīng)強度大小相等,C項正確。乙安培力作用下導體的平衡與運動問題安培力作用下導體的平衡與運動問題題型二題型二1.安培力公式F=BIL中安培力、磁感應(yīng)強度和電流兩兩垂直,且L是通電導線的有效長度。2.判定安培力作用下導體的運動(1)判定導體運動情況的基本思路判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢,首先必須弄清楚導

10、體所在位置的磁場磁感線分布情況,然后利用左手定則準確判定導體的受力情況,進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向。(2)五種常用判定方法安培力作用下導體的平衡與運動問題安培力作用下導體的平衡與運動問題題型二題型二答案答案解析解析【例2】如圖所示,一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中;磁場的磁感應(yīng)強度大小為0.1 T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連,電路中的總電阻為 2 。已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5 cm;閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了0.3 cm。重力

11、加速度大小取10 m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量。豎直向下0.01 kg安培力作用下導體的平衡與運動問題安培力作用下導體的平衡與運動問題題型二題型二解解析析依題意,開關(guān)閉合后,電流方向從b到a,由左手定則可知,金屬棒所受的安培力方向豎直向下開關(guān)斷開時,兩彈簧各自相對于其原長伸長了l1=0.5 cm。由胡克定律和力的平衡條件得2kl1=mg式中,m為金屬棒的質(zhì)量,k是彈簧的勁度系數(shù),g是重力加速度開關(guān)閉合后,金屬棒所受安培力的大小F=BIL式中,I是回路電流,L是金屬棒的長度。兩彈簧各自再伸長了l2=0.3 cm,由胡克定律和力的平衡條件得2k(l1+l2)=

12、mg+F由歐姆定律有E=IR式中,E是電池的電動勢,R是電路中的總電阻聯(lián)立解得m=0.01 kg。安培力作用下導體的平衡與運動問題安培力作用下導體的平衡與運動問題題型二題型二方法方法安培力作用下導體的平衡與運動問題安培力作用下導體的平衡與運動問題題型二題型二(1)求解安培力作用下導體棒平衡問題的基本思路(2)求解關(guān)鍵電磁問題力學化。立體圖形平面化。答案答案解析解析安培力作用下導體的平衡與運動問題安培力作用下導體的平衡與運動問題題型二題型二【變式訓練3】(2018河北保定10月考試)一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置,且兩個線圈的圓心重合,如圖所示。當兩線圈中通以圖示方向的電流時,從左向右看,線圈L1將()。 A.不動 B.順時針轉(zhuǎn)動 C.逆時針轉(zhuǎn)動 D.在紙面內(nèi)平動解解析析安培力作用下導體的平衡與運動問題安培力作用下導體的平衡與運動問題題型二題型二解法一(電流元法):把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上下兩部分,每一部分又可以看成無數(shù)段直線電流元,電流元處在L2產(chǎn)生的磁場中,根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場方向向上,由左手定則可得,上半部分電流元所受安培力均指向紙外,下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi),因此從左向右看線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動。解法二(等效法):把線圈L1等效為小磁針,該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心,小磁針的N極應(yīng)指向該點環(huán)形電流I2的