2019-2020年高考物理备考艺体生百日突围系列专题10磁场含解析

2019-2020年高考物理备考艺体生百日突围系列专题10磁场含解析

磁场一般会以选项题和计算题两种形式出现，若是选择题一般考查对磁感应强度、磁感线、安培力和洛仑兹力这些概念的理解，以及安培定则和左手定则的运用；若是计算题主要考查安培力大小的计算，以及带电粒子在磁场中受到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计算，尤其是带电粒子在电场、磁场中的运动问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求，仍是本考点的重点内容，有可能成为试卷的压轴题。由于本考点知识与现代科技密切相关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题还可能以科学技术的具体问题为背景，考查学生运用知识解决实际问题的能力和建模能力。预测xx年的高考基础试题仍是重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题．综合试题还是涉及到力和运动、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识。主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等。 一、磁场、磁感应强度

1．磁场的特性：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．磁场的方向：小磁针静止时N极所指的方向． 3．磁感应强度

（1）物理意义：描述磁场的强弱和方向． （2）大小：（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，简称特，符号：T. 4．磁通量

（1）概念：在匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和磁感应强度B的乘积． （2）公式：.

（3）单位：1Wb＝1T·m

二、磁感线、通电导体周围的磁场的分布

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感应强度方向一致．

2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布（如图所示）

2

3．电流的磁场

直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 与条形磁铁的磁场相环形电流的磁场 环形电流的两 侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱 特点 无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱 似，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 4.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、安培力的大小和方向 1．安培力的大小

当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：

（1）当磁场与电流垂直时，安培力最大，Fmax＝BIL. （2）当磁场与电流平行时，安培力等于零．

2．安培力的方向

（1）安培力：通电导线在磁场中受到的力．

（2）左手定则：伸开左手，使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．

（3）两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥． 四、洛伦兹力的大小和方向

1．洛伦兹力的定义：磁场对运动电荷的作用力． 2．洛伦兹力的大小，θ为v与B的夹角．如图所示．

（1）当v∥B时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F＝0； （2）当v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力. （3）静止电荷不受洛伦兹力作用． 3．洛伦兹力的方向 （1）左手定则

磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，拇指指向即为运动的正电荷所受洛伦兹力。

（2）方向特点：F垂直于B与v决定的平面，即F始终与速度方向垂直，故洛伦兹力不做功． 五、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．

（1）向心力由洛伦兹力提供：； （2）轨道半径公式：；

（3）周期：（周期T与速度v、轨道半径R无关）； 六、带电粒子在匀强磁场中运动的应用 1．质谱仪

（1）构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．

（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.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.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．，，. 2．回旋加速器

（1）构造：如图所示，D1、D2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，得，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关． 第三部分 技能+方法 考点一 对磁感应强度的理解 1.磁感应强度概念的理解

（1）磁感应强度是用比值法定义的,其大小由磁场本身的性质决定,与放入的直导线的电流I的大小、导线长度L的大小无关.故不能根据就说B与F成正比，与IL成反比.

（2）由定义式计算B时,通电导线必须垂直于磁场;若通电导线平行放入磁场,则不受安培力,但不能说该处磁感应强度为零. 2.磁通量概念的理解

（1）其中S为闭合回路面积在垂直于B方向上的分量，如图甲所示.