专题3 第13课时 磁场-（配套word）2022老高考物理【步步高】大二轮专题复习与增分策略（皖黑吉陕新蒙晋赣青甘豫宁桂贵云川藏）

第13课时　磁场 命题规律　1.命题角度：(1)安培定则，磁场的叠加，安培力的分析和计算；(2)带电粒子在磁场中的运动；(3)动态圆模型．2．常考题型：选择题． 高考题型1　磁场的基本性质　安培力 1．磁场的产生与叠加 2．安培力的分析与计算 方向 左手定则 大小 直导线 F＝BILsin θ θ＝0时F＝0，θ＝90°时F＝BIL 导线为曲线时 等效为ac直线电流 受力分析 根据力的平衡条件或牛顿运动定律列方程 二级结论 同向电流相互吸引，反向电流相互排斥 考向一　安培定则　磁场叠加 例1　(2017·全国卷Ⅲ·18)如图1，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为(　　) 图1 A．0 B.B0 C.B0 D．2B0 答案　C 解析　如图甲所示， P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，由几何关系可知，B1＝B0.如果让P中的电流反向、其他条件不变时，如图乙所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大小B＝＝B0，故选项C正确，A、B、D错误． 考向二　等效长度 例2　(2019·全国卷Ⅰ·17)如图2，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为(　　) 图2 A．2F B．1.5F C．0.5F D．0 答案　B 解析　设三角形边长为l，通过导体棒MN的电流大小为I，则根据并联电路的规律可知通过导体棒ML和LN的电流大小为，如图所示， 依题意有F＝BlI，则导体棒ML和LN所受安培力的合力为F1＝BlI＝F，方向与F的方向相同，所以线框LMN受到的安培力大小为F＋F1＝1.5F，选项B正确． 考向三　安培力作用下的平衡 例3　(2021·重庆市1月适应性测试·4)如图3所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧上端固定，下端连接一质量为40 g的金属导体棒，部分导体棒处于边界宽度为d＝10 cm的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里．导体棒通入4 A的电流后静止时，弹簧伸长量是未通电时的1.5倍．若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒一直保持水平，则磁感应强度B的大小为(取重力加速度g＝10 m/s2)(　　) 图3 A．0.25 T B．0.5 T C．0.75 T D．0.83 T 答案　B 解析　未通电时，两弹簧的弹力之和与导体棒的重力大小相等，根据平衡条件可知mg＝2kx，通电后，通过导体棒的电流方向为从右向左，根据左手定则可知安培力竖直向下，根据平衡条件可知mg＋BId＝2k×1.5x，联立两式得＝＝，解得B＝0.5 T，故B正确． 高考题型2　带电粒子在匀强磁场中的运动 分析带电粒子在磁场中运动的方法 基本思路 (1)画轨迹：确定圆心，用几何方法求半径并画出轨迹． (2)找联系：轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，运动时间与周期相联系． (3)用规律：利用牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式和半径公式． 基本公式 qvB＝m 重要结论 r＝，T＝，T＝ 圆心的确定 (1)轨迹上的入射点和出射点的速度垂线的交点为圆心，如图(a)； (2)轨迹上入射点速度垂线和两点连线中垂线的交点为圆心，如图(b)； (3)沿半径方向距入射点距离等于r的点，如图(c)(当r已知或可算) 半径的确定 方法一：由物理公式求．由于Bqv＝，所以半径r＝； 方法二：由几何关系求．一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)通过计算来确定． 时间的求解 方法一：由圆心角求．t＝·T； 方法二：由弧长求．t＝. 轨迹圆的几个基本特点 (1)粒子从同一直线边界射入磁场和射出磁场时，入射角等于出射角．(如图甲，θ1＝θ2＝θ3) (2)粒子速度方向的偏转角等于其轨迹的对应圆心角．(如图甲，α1＝α2) (3)沿半径方向射入圆形磁场的粒子，出射时亦沿半径方向，如图乙．(两侧关于两圆心连线对称) 临界问题 (1)解决带电粒子在磁场中运动的临界问题，关键在于运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，根据粒子的速度方向找出半径方向，同时由磁场边界和题设条件画好轨迹，定好圆心，建立几何关系． (2)粒子射出或不射出磁场的临界状态是粒子运动轨迹与磁场边界相切． 多解成因 (1)磁场方向不确定形成多解； (2)带电粒子电性不确定形成多解； (3)速度不确定形成多解； (4)