高三總復習人教版?物理

第八章

磁場

知識要點導學導航考綱指導策略

/考綱展示

內容要求

磁場、磁感應強度、磁感線I

通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向I

安培力、安培力的方向I

勻強磁場中的安培力II

洛倫茲力、洛倫茲力的方向I

洛倫茲力的公式II

帶電粒子在勻強磁場中的運動II

質譜儀和回旋加速器I

高三總復習人教版?物理

y命題導向

由上表對近幾年高考試題分析不難看出，帶電粒子在磁場運動以

及復合場問題綜合性較強，覆蓋考點較多，在現(xiàn)今的理綜試題中是一

個熱點，因此在今后的高考無論是物理單科還是綜合考試，與洛倫茲

力、電場力、重力有關的力電綜合題型為考試內容的出題的幾率都會

很高，且以大型綜合題為主.

高考命題中，采用本章的基礎知識與科學技術成果相結合，物理

模型與生產(chǎn)生活實際相結合，是近年來命題的新思路.

高三總復習人教版?物理

了復習策略

磁場這一章在電磁學乃至整個高中物理階段都占據(jù)著相當重要的

地位，它是學好下一章電磁感應的基礎，在復習本章時要注意以下問

題.

1.重視并加強對基本概念、基本規(guī)律的學習，在學習中要注意

與電場進行類比學習、類比記憶.同時更應該注意它們之間的區(qū)別.

高三總復習人教版?物理

2.注意總結、歸納

a.全章學完之后，要在頭腦中建立起來基本知識框架，形成網(wǎng)

絡，最好自己先獨立完成全章的基礎知識歸納.

b.歸納題型、總結解題方法.本章的題目很多，但如果透過現(xiàn)象

看本質，好多題實質是一樣的，屬于一類題，如果我們總結出解決這

類題的解題方法，再適當?shù)丶右詮娀柧?，一定會取得較好的效果，

但開始一定要按總結出的方法一步一步地進行，熟練之后才可靈活應

用，切不可操之過急，我們把這個過程叫作“先死而后活”，全章學

完之后頭腦里裝的不是一個一個的題而是若干個題型的解題方法.

fef

/

嫂

@

菜

共

“

卑

餐

is

課前自主學習梳理知識突破難點

知識點一磁場

一知識回顧一

1.磁場的基本特點

磁場對放入其中的磁體、電流和運動電荷有磁場力的作用.

2.磁場的方向

在磁場中的任一點，小磁針的X極受力的方向，亦即小磁針靜止

時N極所指的方向，就是那一點的磁場方向.

高三總復習人教版*物理

3.磁感線的特點

磁感線是為形象地描述磁場的強弱和方向而引入的一系列假想的

曲線，是一種理想化的模型.它有以下特點：

⑴磁感線某點切線方向表示該點的磁場方向，磁感線的疏密，表

示磁場的強弱.

(2)磁感線是閉合的，外部NTS,內部STN.

⑶任意兩條磁感線不相交.

4.幾種典型磁場

⑴條形磁體和蹄形磁體的磁場位口圖1）：

⑵直線電流的磁場：無磁極，非勻強，距導線越遠處磁場越弱,

畫法如圖2所示.

c

?X

g）」:

?X

立體圖橫截面圖縱截面圖

圖2

(3)環(huán)形電流的磁場：兩側是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠，磁

場越弱，畫法如圖3所示.

立體圖橫截面圖縱截面圖

圖3

⑷通電螺線管的磁場：兩端分別是N極和S極,管內是越弱磁場,

磁感線方向由S極指向N極，管外為:非磁崛，磁感線由N極指向S極,

畫法如圖4所示.

立體圖橫截面圖縱截面圖

圖4

高三總復習人教版?物理

5.安培定則

⑴直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管的磁場磁感線的方向可以用

安培定則確定.

⑵對于通電直導線，可用右手握住導線.大拇指指向里防向,

彎曲的四指指向磁感線的傷向.

⑶對于環(huán)形電流和通電螺線管，則用彎曲的四指指向電流環(huán)繞

的方向，右手大拇指指向螺線管軸線上的磁感線的方向.

一要點深化一

磁感線和電場線比較

磁感線電場線

引入目

都是為了形象描述場而引入的假想線，實際不存在

的

相

似疏密都能定性描述場的強弱

點

切線方

都是表示該點場的方向

向

相交不能相交（電場中無電荷空間不相交）

不同點閉合曲線，外部N-S,內起始于正電荷，終止

部SfN于負電荷

特別提醒

沒有畫出磁感線或電場線的地方并不表示那里沒有磁場或電場存

在.

量）二總復習人教版?物理

-基礎自測一

如圖5所示，放在通電螺線管內部中間處的小磁針，靜止時N極

指向右，試判斷電源的正負極.

ah

圖5

解析：小磁針N極的指向即為該處的磁場方向，所以螺線管內部

磁感線由a-b.根據(jù)安培定則可判斷出電流由電源的c端流出，d端流入,

故c端為正極，d端為負極.

答案：c端為正極，d端為負極

高三總復習人教版、物理JgR

知識點二磁感應強度"

一知識回顧一

1.磁感應強度

(1)定義：在磁場中垂直磁場方向的通電導線，受到的安培力跟電

流和導線長度的乘積的比值.

F

⑵表達式：B=7E.

(3)矢量性：方向為該點的磁場方向，即通過該點的磁感線的切線

方向.

⑷單位：懶f拉(T).

高三總復習人教版?物理?第

2.勻強磁場

(1)定義：磁感應強度的大小處處相等、方向處處相同的磁場稱

為勻強磁場.

⑵特點

①勻強磁場中的磁感線是疏密程度相同的、方向相同的平行直

線.

②距離很近的兩個異名磁極之間的磁場和通電螺線管內部的磁場

(邊緣部分除外),都可以認為是勻強磁場.

高三總復習人教題?物理

一要點深化一

磁感應強度的理解

1.磁感應強度是由比值法定義的，磁場中某位置的磁感應強度

的大小及方向是客觀存在的，由磁場本身的性質決定，與放入的直導

線的電流I的大小、導線的長短即L的大小無關，與通電導線受到的力

也無關，即便不放入載流導體，它的磁感應強度也照樣存在.因此不

能說B與F成正比，或B與IL成反比.

2.磁感應強度B是矢量，遵守矢量分解、合成的平行四邊形定

則.注意磁感應強度的方向就是該處的磁場方向，并不是該處通電導

線的受力方向.

高三總麓習人毅題?物（

一基礎自測一

關于磁感應強度B,下列說法中正確的是（）

A.磁場中某點B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關

B.磁場中某點B的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力方

向一致

C.在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用時，該點B值大

小為零

D.在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應強度越大

解析：磁感應強度是磁場本身屬性，在磁場中某處為一恒量，

其大小可由計算，但與試探電流元的F、I、L的情況無關；

B的方向規(guī)定為小磁針N極受磁場力的方向，與放在該處電流元

受力方向并不一致；當試探電流元的方向與磁場方向平行時，雖

磁感應強度不為零，但電流元所受磁場力卻為零；據(jù)磁感應強度

大小即磁通密度可知，在磁場中磁感線越密集的地方，磁

感應強度越大.故選D.

答案:D

高三總宴習人教版?物理

■

知識點三磁場對電流的作用力一安培力

一知識回顧一

1.安培力的方向

(1)安培力：通電導線在磁場中受的力.實驗表明安培力的方向

與磁場方向電流方向都有關系.

(2)左手定則：伸開左手，讓拇指與其余四指M,并且都與手

掌在同一個平面內.讓磁感線從掌心進入，并使四指指向

這盹流的方網(wǎng)指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。

2.安培力的大小

⑴當磁場與電流垂直時,安培力最大為Fm八=8〃.

(2)當磁場與電流平行時，即磁場方向與電流方向相同或相反時,

安培力為零.

特別提醒

牢記安培力的方向既跟磁感應強度方向垂直又跟電流方向垂直.

思考：閉合通電線圈在勻強磁場中所受安培力為多少?

任意形狀的閉合線圈在勻強磁場中所受安培力的矢量和為零，但

不一定會處于靜止狀態(tài).

一要點深化一

1.應用公式F二BIL時應注意哪些問題？

⑴B與L垂直；

(2)式中L是有效長度.

①彎曲導線的有效長度L等于在垂直磁場平面內的投影長度兩端

點所連直線的長度(如圖6所示)，相應的電流方向沿L由始端流向末

XXXXXXXX

端.X

x_x

XxX

②對于任意形狀的閉合線圈，其有效長度均為零，所以通電后在

勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零.

(3)B并非一定是勻強磁場，但一定是導線所在處的磁感應強度.

2.安培力做功的實質一能量的傳遞

⑴安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導線或轉化為導線

的動能或其他形式的能.

(2)安培力做負功：是將其他形式的能轉化為電能，或儲存或再轉

化為其他形式的能.

高三總11習人教版?物（

一基礎自測一

（2010?上海高考）如圖，長為21的直導線折成邊長相等，夾角為

60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度

為B.當在該導線中通以電流強度為I的電流時，該V形通電導線受到的

安培力大小為（）XXXX

八人人八

\B/

A.0B.0.5BI1X\XX/X

\60%1

C.BI1D.2BI1XXyX

XXXX

圖7

解析：V形導線兩部分的受力情況如圖8所示.其中F=BI1,V形

導線受到的安培力應為這兩個力的合力，大小為F合二

2Fcos60°=BI1,故C項正確.

圖8

知識點四磁電式電流表

—知識回顧一

1.基本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈

2.工作原理：

如圖9所示，磁場的方向總沿著徑向均勻輻射地分布，在距軸線

等距離處的磁感應強度的大小總是植工的，保證B的大小不發(fā)生變化,

且安培力的方向與線圈垂直.

圖9

當電流通過線圈時，導線受到安培力的作用，線圈轉動，螺旋彈

簧變形，反抗線圈的轉動，電流越大，安培力就越大,螺旋彈簧的形

變也就越大與指針偏角0成正比,表盤刻度—（土勻習不均勻）.所

以，從線圈偏轉的角度就能判斷通過電流的大小.

A優(yōu)、缺點：優(yōu)點是靈敏度高，能測出很弱的電流；缺點是線

圈的導線很細，允許通過的電流艮弱

一基礎自測一

關于磁電式電流表內的磁鐵和鐵芯間的矩形線圈與磁場的關系,

下列說法中正確的有（）

A.通電線圈旋轉的角度不同，它所在位置的磁感應強度大小也

不同

B.不管通電線圈轉到什么位置，它所在位置的磁感應強度大小

都相等

C.通電線圈旋轉的角度不同，它的平面與磁感線的夾角也不同

D.不管通電線圈轉到什么位置，它的平面都與磁感線相平行

答案：BD

課堂講練互動感梧真題檢驗技能

題型一安培定則的應用及磁感應強度的疊加

［例1］若三根平行長直導線中通有大小相等、方向相同的電流,

且分別垂直地通過一等邊三角形ABC的三個頂點（如圖10所示），每根

通電直導線在三角形的中心0處的磁感應強度大小為

6：…°…',松

BC

圖10

［解析］直流電流的磁場是以直線電流為中心的一組同心圓，故

中心0點處三個直線電流的磁場方向如圖11所示，由于對稱性，它們

互成120。角，由于它們的大小相等，根據(jù)矢量合成特點可知它們的合

矢量為零.

［答案］零

C

BB

圖n

題后反思

空間中磁場疊加，在某一點的磁場方向即該點的磁感應強度的方

向只有一個，即合磁場方向，應用平行四邊形定則來求.

一

變式17兩根通電的長直導線平行放置，電流分別為11和I2,電

流的方向如圖12所示，在與導線垂直的平面上有a、b、c、d四點，其

中a、b在導線橫截面連接的延長線上，c、d在導線橫截面連線的垂直

平分線上.則導體中的電流在這四點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度可能為

零的是（）

/iI.

A.a點B.b點

.........

ab

C.c點D.d點

3d

圖12

解析：h和12的磁場方向分別為逆時針和順時針方向，那么C、d

兩點的磁場方向不可能相反，由C、d兩點的磁感應強度不可能為零，

故C、D錯誤.當I,大于12時，b點的磁感應強度可能為零；L小于12時,

a點的磁感應強度可能為零，選項A、B正確.

答案：AB

題型二安培力作用下導體的運動問題

［例2］如圖13甲所示，導線ab固定，導線cd與ab垂直且與ab相隔

一段距離，cd可以自由移動，試分析cd的運動情況.

乙

圖13

高三總五習人教版?物理

［分析］cd如何運動取決于ab導體產(chǎn)生的磁場對cd的安培力方向,

所以弄清ab形成的磁場的分布情況是解題的關鍵.

［解析］首先分析固定導線ab的磁感線的分布情況，如圖13乙所

示（用安培定則），然后再用左手定則分析cd導線在磁場中的受力方向，

可以發(fā)現(xiàn)cd導線將順時針方向轉動.仔細留意一下就會發(fā)現(xiàn)，當cd一

轉動，兩者的電流就有同向的成分，而同向電流相互吸引，可見cd導

線在轉動的同時還要向ab導線平移.

［答案］cd導線順時針轉動的同時向ab導線平移.

題后反思

判斷通電導線或線圈在安培力作用下的運動方向問題，可根據(jù)問

題的需要靈活選用直線電流元分析法、特殊位置分析法等方法.

變式27

如圖14所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極

的正上方，導線可以自由轉動，當導線通入圖示方向電流I時，導線的

運動情況是（從上往下看）（）

A.順時針方向轉動，同時下降

B.順時針方向轉動，同時上升

C.逆時針方向轉動，同時下降

D.逆時針方向轉動，同時上升

解析：首先用電流元法：把直線電流等效為AO，、0*0>OB三段

（O'0段極短）電流元，由于0'0段電流方向與該處磁場方向相反，所以

不受安培力作用；A0'段電流元所在處的磁場方向傾斜向上，根據(jù)左

手定則可知其所受安培力方向垂直于紙面向外；0B段電流元所在處的

磁場方向傾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直紙面向里.綜上

可知導線將順時針轉動（俯視）.

然后應用特殊位置法：把導線轉過90。的特殊位置來分析，根據(jù)

左手定則判得安培力方向向下，故導線在順時針轉動的同時向下運

動.

答案:A

題型三安培力作用下的平衡問題

［例3］如圖15所示，在磁感應強度B=1.0T,方向豎直向下的勻

強磁場中，有一個與水平面成0=37°角的導電滑軌，滑軌上放置一個

可自由移動的金屬桿ab.