人教物理2021届高考二轮精品专题七 磁场 教师版.docx

2017年高考“最后三十天”专题透析
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专题 七
××
磁 场
命题趋势
本专题主要考查磁场的叠加以及通电导线受到的安培力的比较与计算、带电粒子在磁场中运动的临界问题和多解性问题。难度中等。
考点清单
一、磁场及其性质
1．磁场方向的判断及磁场叠加
(1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。
(2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点处磁感线的切线方向。
(3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点的磁感应强度的矢量和。
2．安培力作用下力学问题的解题思路
(1)选定研究对象：通电导线(或通电导体棒)。
(2)变三维为二维：画出平面受力图，其中F⊥B，F⊥I。
(3)根据力的平衡条件或牛顿运动定律列方程。
二、带电粒子在磁场中运动
1．带电粒子在有界匀强磁场中的运动
2．带电粒子在复合场中的运动
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精题集训
（70分钟）
经典训练题
1．如图所示，在直角三角形acd中，∠a＝60°，三根通电长直导线垂直纸面分别放置在a、b、c三点，其中b为ac的中点。三根导线中的电流大小分别为I、2I、3I，方向均垂直纸面向里。通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度B＝，其中I表示电流强度，r表示该点到导线的距离，k为常数。已知a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0，则d点的磁感应强度大小为(　　)
A．B0 B．2B0 C.B0 D．4B0
【答案】D
【解析】设直角三角形的ad边长为r，则ac边长为2r，根据直导线产生的磁感应强度公式可得a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0＝k，由安培定则知方向水平向左；同理有c点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B1＝k＝B0，方向竖直向下；b点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B2＝k＝2B0，方向垂直于bd斜向左下方；如图所示，因＝＝tan 60°，可知B1和B0的合磁感应强度沿B2的方向，故d点的磁感应强度大小为B合＝B2＋＝4B0，方向垂直于bd斜向左下方，故选D。
【点评】本题考查磁场的叠加问题，要注意磁感应强度既有大小，又有方向，是矢量，同时要掌握遵循矢量合成的平行四边形法则。
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2．(2019·全国卷Ⅰ·24)如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力。求：
(1)带电粒子的比荷；
(2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。
【解析】(1)设带电粒子的质量为m，电荷量为q，加速后的速度大小为v，由动能定理有：
qU＝mv2①
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，结合牛顿第二定律有：
qvB＝m②
由几何关系知d＝r③
联立①②③式得：＝。 ④
(2)由几何关系知，带电粒子射入磁场后运动到x轴所经过的路程为s＝＋rtan 30°⑤
带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间为t＝⑥
联立②④⑤⑥式得：t＝。
【点评】本题考查带电粒子在组合场中的运动，粒子在电场中加速运动运用动能定理求解，在磁场中的匀速圆周运动根据洛伦兹力提供向心力求解，解答此类题目的关键在于画出轨迹图，正确运用数学几何关系。
高频易错题
1．如图所示，质量为m、长为L的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。当棒中通以恒定电流后，金属棒向右摆起后两悬线与竖直方向夹角的最大值为θ＝60°，下列说法正确的是(　　)
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A．电流由N流向M
B．悬线与竖直方向的夹角为θ＝60°时，金属棒处于平衡状态
C．悬线与竖直方向的夹角为θ＝30°时，金属棒的速率最大
D．恒定电流大小为
【答案】C
【解析】由题意可知，金属棒所受安培力垂直MN水平向右，根据左手定则可知电流方向由M流向N，A错误；悬线与竖直方向的夹角为θ＝60°时，金属棒的速率为零，