专题10 磁场-三年（2020-2022）高考物理真题模拟题分类练（全国卷专用）

全国三年（2020-2022）高考物理真题分项汇编 专题10 磁场 【考纲定位】 近3年考情分析 考点要求 等级要求 考题统计 2022 2021 2020 磁场的描述及安培力 Ⅱ 全国乙卷·T18 全国甲卷·T25 全国甲卷·T16 磁场对运动电荷的作用 Ⅱ 全国甲卷·T18 全国乙卷·T16 Ⅰ卷·T18 Ⅱ卷·T24 Ⅲ卷·T18 带电粒子在组合场、叠加场中的运动 Ⅱ 全国甲卷·T25 Ⅱ卷·T17 【知识重现】 知识点一 安培定则的应用和磁场的叠加 1.常见电流的磁场的比较 安培定则 横截面图 纵截面图 直线电流 磁感线分布特点：以导线上任意点为圆心，垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 磁感线分布特点：内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺线管 磁感线分布特点：内部为匀强磁场且磁感应强度比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极 2.理解磁感应强度的几点注意 （1）磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B=认为B与F成正比，与IL成反比。 （2）在定义式B=中，小段通电导线必须垂直于磁场放入；如果平行磁场放入，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零。 （3）磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向，也是小磁针静止时N极的指向。 3.磁场叠加问题的解题思路 ①确定磁场场源，如通电导线。 ②定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN。 ③应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。 知识点二 安培力及其作用下导体的平衡与加速 1.安培力的大小和方向 安培力的大小 F=ILB sinθ （1）当I⊥B时，F=BIL （2）当I∥B时，F=0 L应是导线的“有效长度” （1）导线的“有效长度”如图中虚线所示 （2）对于任意形状的闭合导线圈，其有效长度均为零 安培力的方向 用左手定则判断 安培力方向既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面 2.安培力作用下导体运动情况判断的常用方法 电流元法 分割为电流元安培力方向→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→小磁针，通电螺线管→条形磁铁 结论法 同向电流互相吸引，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 知识点三 洛伦兹力及带电粒子在匀强磁场中的运动 1.洛伦兹力与电场力的比较 洛伦兹力 电场力 产生条件 v≠0且v不与B平行 电荷处在电场中 大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE 力方向与场 方向的关系 F⊥B，F⊥v F∥E 做功情况 任何情况下都不做功 可能做功，也 可能不做功 2.带电粒子在匀强磁场中运动的分析方法 定 圆 心 方法一:已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时,可通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向直线,两条直线的交点就是圆弧轨迹的圆心[如图(甲)所示] 已知入射方向和入射点、出射点的位置时,可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心[如图(乙)所示] 求 半 径 利用平面几何关系,求出轨迹圆的可能半径(或圆心角),求解时注意以下几个重要的几何特点: ①粒子速度的偏向角()等于圆心角(α),并等于弦AB与切线的夹角(弦切角θ)的2倍[如图(丙)所示],即=α=2θ=ωt。 ②直角三角形的应用(勾股定理、三角函数)。 找到AB的中点C,连接OC,则△AOC、△BOC都是直角三角形。 算 时 间 由运动弧长计算,t=(l为弧长) 由旋转角度计算,t=T(或t=T) 知识点四 带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题 1.巧解带电粒子在磁场中运动的多解问题 (1)分析题目特点，确定题目多解的形成原因。 (2)作出粒子的运动轨迹示意图(全面考虑多种可能性)。 (3)若为周期性重复的多解问题，寻找通项式，若是出现几种解的可能性，注意每种解出现的条件。 2.多解形成原因，常见的有如下三种情况 带电粒子电性不确定 在相同的初速度下，正、负粒子在磁场中运动轨迹不同，形成多解：若带正电，其轨迹为a；若带负电，其轨迹为b