1、高考物理一轮复习知识梳理选修31 第三章 磁 场第三章磁场第34讲磁场磁感应强度磁感线磁通量 考情剖析指明方向(注：考纲要求中代表了解和认识，代表理解和应用；命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求命题难度带电粒子在复合场中的运动16年T15计算，以回旋加速器为背景，考查带电粒子在复合场中的运动理解并灵活应用带电粒子在磁场、电场中的运动相关规律C小结,1.小结：磁场、磁感应强度、磁感线和磁通量以选择题的形式进行考查，侧重判断磁通量的变化情况的考查，10、11、12年都有所涉及2复习指导：建议复习时重点理解磁场、磁感应强度、磁感线和磁通量的定义以及磁
2、通量的计算，留意磁通量的正负及其变化的分析，为电磁感应的学习打好基础. 知识整合翻新学习知识网络基础自测知识网络基础自测一、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_的作用(2)方向：小磁针的_所受磁场力的方向2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的_(2)大小：B_(通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时_的指向二、磁感线及几种常见的磁场分布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几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)条形磁铁蹄形磁铁(2)几种电流周围的磁场分布直线电流的磁场环形电流的磁场通电
3、螺线管的磁场特点无磁极、非匀强且距导线越远处磁场_环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远，磁场_与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场_，管外为非匀强磁场安培定则立体图横截面图纵截面图(3)匀强磁场在磁场的某些区域内，磁感线为_的平行线，如图所示(4)地磁场地磁场的N极在地理_附近，S极在地理_附近，磁感线分布如图所示在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度_，且方向水平_针对训练(回归教材选修31第三章第2节)关于磁感应强度B，下列说法中正确的是() A根据磁感应强度定义B，磁场中某点的磁感应强度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
4、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小些三、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和B的乘积2公式：_3单位：1Wb_ 方法技巧考点突破知识精讲实例指导知识精讲考点1磁感应强度磁感线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B就说B与F成正比，与IL成反比2由定义式B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零3磁
5、感线和电场线有何异同点磁感线电场线不同点磁感线为闭合曲线，磁体外部的磁感线由N极指向S极，内部的磁感线由S极指向N极电场线起始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷考点相似点引入目的都是为了形象地描述场而引入的假想曲线，实际不存在疏密意义都能定性地描述场的强弱切线方向都是表示该点场的方向是否相交不相交考点2磁通量1BS，SScos其中S为S在垂直于B方向上的分量，如图甲所示甲乙2面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积如图乙所示，S应为线圈面积的一半3多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同4合磁通量求
6、法：若某个平面内有不同方向的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量实例指导典型例题1(16年上海高考)如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是() Ax方向 B. x方向 Cy方向 Dy方向【测量目标】本题考查电流磁场，测量考生对物理概念的理解能力【练练手】举一反三1如图所示，现有四条完全相同的垂直于纸面放置的长直导线，横截面分别位于一正方形abcd的四个顶点上，直导线分别通有方向垂直于纸面向里、大小分别为IaI，Ib2I，Ic3I，Id4I的恒定电流已知通电长直导线周
7、围距离为r处磁场的磁感应强度大小为Bk，式中常量k0，I为电流强度，忽略电流间的相互作用，若电流Ia在正方形的几何中心O点处产生的磁感应强度大小为B，则O点处实际的磁感应强度的大小及方向为() A2B，方向由O点指向ad中点 B2B，方向由O点指向ab中点 C10B，方向垂直于纸面向里 D10B，方向垂直于纸面向外【测量目标】本题考查磁场的叠加，测量考生对物理概念的理解应用能力触类旁通1如图所示，纸面内两条平行的长的通电直导线通以电流I1、I2，已知I12I2，通电长直导线周围距离为r处磁场的磁感应强度B，两导线间距为3d，且磁场向里为正，则在两导线间距I1为x处的磁感应强度B用图象表示可能为
8、()ABCD【测量目标】本题考查磁感应强度，测量考生对物理概念的理解能力典型例题2如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为() ABR2 BBr2 CnBR2 DnBr2【测量目标】本题考查磁通量，测量考生对磁通量概念的理解能力温馨提示磁通量的物理意义是穿过某一面的磁感线的条数，其大小与线圈的匝数无关磁通量虽然是标量，但它有正负，其大小应是抵消以后剩余的【练练手】举一反三2(多选)如图所示，在正方形线圈内部有一条形磁铁，磁铁和线圈在同一纸面内，两者有共同中心轴线O1O2，关于线圈中磁通量的变化情
9、况，下列说法中正确的是() A当磁铁向纸面外平移时，线圈中磁通量不发生变化 B当磁铁向上平移时，线圈中磁通量不发生变化 C当磁铁向下平移时，线圈中磁通量发生变化 D当磁铁N极向纸外、S极向纸内绕O1O2轴转动时，线圈中磁通量发生变化【测量目标】本题考查磁通量，测量考生对磁通量概念的理解能力触类旁通2如图所示，此感应强度未B的垂直纸面向里的匀强磁场中有一垂直磁场的面积为S、匝数为n的线圈，将其翻转，下列说法正确的是() A若翻转180线圈的磁通不变 B若翻转180线圈磁通变化量大小为2BS C若翻转180线圈磁通变化量大小为2nBS D若翻转90线圈磁通变化量大小为nBS【测量目标】本题考查磁通
10、量，测量考生对磁通量概念的理解能力 当堂检测小试牛刀1.某同学为检验某空间有无电场或者磁场存在，想到的以下方法中不可行的是() A在该空间内引入检验电荷，如果电荷受到电场力说明此空间存在电场 B在该空间内引入检验电荷，如果电荷没有受到电场力说明此空间不存在电场 C在该空间内引入通电导线，如果通电导线受到磁场力说明此空间存在磁场 D在该空间内引入通电导线，如果通电导线没有受到磁场力说明此空间不存在磁场2(多选)通电螺线管外套着一多匝的圆环，该环关于螺线管中心对称，欲减小环内磁通，下列方法可行的是() A减小环的面积 B增大环的面积 C减小通电电流大小 D减少线圈匝数第3题图3(14年海南高考)(
11、多选)如图，两根平行长直导线相距2L，通有大小相等、方向相同的恒定电流，a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为、L和3L.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是() Aa处的磁感应强度大小比c处的大 Bb、c两处的磁感应强度大小相等 Ca、c两处的磁感应强度方向相同 Db处的磁感应强度为零4(多选)如图所示，一垂直纸面水平放置的直导线右下方放着一条形磁铁，磁铁放在水平地面上，导线与磁铁相垂直，且导线中未通电流现给导线通以图示电流，条形磁铁相对地面一直保持静止，对于地面给磁铁的作用力，下列说法正确的是()第4题图 A地面给磁铁的支持力将增大 B地面给磁铁的支持力将减小
12、C地面不给磁铁摩擦力 D地面给磁铁摩擦力，方向向左 高考现场身临其境(13年海南高考)(多选)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，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() AB1B2B3 BB1B2B3 Ca和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里 Da处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里第35讲磁场对通电导线的作用力安培力 考情剖析指明方向(注：考纲要求中代表了解和认识，代表理解和应用；命题难
13、度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求命题难度安培力14年T13计算，考查导体棒在安培力作用下的共点力平衡分析综合、数学运算C15年T4选择，考查导体棒在安培力作用下的共点力平衡理解、推理B总结,1.小结：安培力以选择题和计算题的形式进行考查，侧重以导线框、通电直导线或线圈切割磁感线为背景，考查能量转化，受力分析及安培力大小的计算2复习指导：复习时结合牛顿第二定律和运动学公式计算安培力的大小并且分析导体棒的运动情况. 知识整合翻新学习知识网络基础自测知识网络基础自测1.安培力的大小若IB时，_；若IB时，F_2安培力的方向(1)左手定则来判定安培力的方
14、向：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指_，并且都跟手掌在_，把手放入磁场中，让磁感线_，使伸开的四指指向_的方向，那么，_所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向(2)安培力的方向总垂直于_所决定的平面，即一定垂直于B和I(FB，FI)，但B与I不一定垂直3两平行通电导线间的作用：同向电流相互_，反向电流相互_针对训练(回归教材选修31第三章第3节)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()ABCD 方法技巧考点突破知识精讲实例指导知识精讲考点1安培力安培力常用公式FBIL，应用时要满足：1B与L垂直；2L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度；如弯曲导线的有效长度L等于两端
15、点所连直线的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端因此任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，受到安培力的矢量和为零考点2通电导线在安培力作用下的 平衡和加速运动的分析方法1.确定研究对象，对研究对象进行受力分析2画出受力平面图对于空间的立体问题，应利用视图将立体问题转化为平面问题进行分析通常是将导线看成点，线圈看成一条边3依据平衡条件或牛顿第二定律列方程考点3安培力作用下导体运动 方向判定的常用方法电流元法分割为电流元左手定则安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流等效为磁针或条形磁铁通电螺线管等效于多个环形电流结论法同向电流互相吸引
16、，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向实例指导典型例题1如图所示，一段导线ABCD位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段AB、BC和CD的长度均为l，且ABCBCD135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线ABCD所受到的磁场的作用力的合力() A方向沿纸面向上，大小为(1)IlB B方向沿纸面向上，大小为(1)IlB C方向
17、沿纸面向下，大小为(1)IlB D方向沿纸面向下，大小为(1)IlB【测量目标】本题考查安培力大小的计算，测量考生的理解和应用数学处理物理问题的能力温馨提示1由左手定则可知安培力的方向垂直于磁场方向(B方向)、垂直于电流(I)方向，垂直于B、I决定的平面2已知B和I的方向能唯一确定F的方向；已知F和B(或I)的方向，不能唯一确定I(或B)的方向3利用FBIl计算垂直放在磁场中的弯曲导线受到的安培力时，式中的l等于两端点连接直线的长度，相应的电流方向，沿l由始端流向末端【练练手】举一反三1如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时
18、，导线的运动情况是(从上往下看)() 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【测量目标】本题考查安培力，测量考生的理解和推理能力触类旁通1一根均匀、裸露的直导体棒接在一不计内阻的电源上(其他电阻不计)，导体棒置于匀强磁场中且与磁场垂直，此时导体棒受力为F.现将导体棒对折接在电源上，仍将导体棒置于匀强磁场中且与磁场垂直，此时导体棒受到的力大小为() AF/2 BF C2F D4F【测量目标】本题考查安培力结合稳恒电流相关知识，测量考生的理解和推理能力典型例题2如图所示，两平行金属导轨间的距离l0.40m，金属导轨所在的平面与
19、水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B0.50T、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E4.5V、内阻r0.50的直流电源现把一个质量m0.040kg的导体棒MN放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R02.5，金属导轨电阻不计，g取10m/s2.已知sin370.60，cos370.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力【测量目标】本题考查安培力的计算，测量考生的理解和分析综合能力温馨提示【练练手】举一反三2如图所示，用两根细线将一长l、质量为m的通
20、电直导线悬挂，直导线垂直纸面且电流向里，大小为I，加一垂直电流的匀强磁场恰能使细线偏离竖直方向处于静止，重力加速度为g.(1)在图上标出所加磁场方向的范围(2)确定所加磁场磁感应强度最小值及其方向【测量目标】本题考查安培力，测量考生的理解和分析综合能力触类旁通2(14年浙江高考)(多选)如图甲，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从t0时刻起，棒上有如图乙的持续交变电流I、周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向则金属棒()甲乙 A一直向右移动 B速度随时间周期性变化 C受到的安培力随时间周期性变化 D受
21、到的安培力在一个周期内做正功【测量目标】本题考查安培力，测量考生的理解和分析综合能力 当堂检测小试牛刀第1题图1如图所示，纸面内一绝缘、光滑、通电矩形线框，在线框对称轴处一通电直导线，二者开始均固定，现将线框释放，下列说法正确的是() A线框仍静止不动 B线框将向右运动 C线框将向左运动 D线框将向上运动第2题图2(多选)如图，两根平行通电直导体棒用细线悬着且位于同一水平面上静止，左边细线偏离竖直方向夹角大于右边细线偏离竖直方向夹角，下列说法正确的是() A左边导体棒电流一定大于右边导体棒 B两棒中电流同向 C左边导体棒质量一定小于右边导体棒 D左右两棒各自所受绳拉力与自身重力的合力大小相等3
22、(多选)如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，第3题图欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是() ABmg方向垂直斜面向上 BBmg方向垂直斜面向下 CBmg方向竖直向上 DBmg方向竖直向下4质量为m，长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60角，其截面图如图所示则下列关于导体棒中的电流分析正确的是()第4题图 A导体棒中电流垂直纸面向外，大小为 B导体棒中电流垂直纸面
23、向外，大小为 C导体棒中电流垂直纸面向里，大小为 D导体棒中电流垂直纸面向里，大小为 高考现场身临其境1(14年新课标全国卷)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是() A安培力的方向可以不垂直于直导线 B安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半2(16年海南高考)(多选)如图(a)所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)磁场方向如图中箭头所示，在图(b)中()(a)(b)第2题
24、图 A当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里 B当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外 C当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里 D当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外第36讲洛伦兹力及带电粒子在匀强磁场中的运动 考情剖析指明方向(注：考纲要求中代表了解和认识，代表理解和应用；命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求命题难度带电粒子在匀强磁场中的运动14年T14计算，考查带电粒子在匀强磁场中的运动分析综合、应用数学处理物理问题CT9选择，考查霍尔元件中的洛伦兹力和电场力的关系推理、分析综合B带电粒子在复合场中的运动,13年,T15计算，考查带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动以及求速度和磁感应强度的大小,分析综合、应用数学处理物理问题,C14年,T9选择，考查霍尔元件中的洛伦兹力和电场力的关系,分析综合、应用数学处理物理问题,C15年,T15计算，考查带电粒子在复合场中的运动,分析综合、应用数学处理物理问题,C质谱仪和回旋加速器的工作原理,15年,T15计算，考查质谱仪可测量离子质量,分析综合、应用数学处理物理问题,C总结,1.小结：带电粒子在匀强磁场中的运动主要以选择题
