专题三 第二讲 磁场的基本性质（Word教参）-【优化指导】2023高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（新教材 多选版）

第二讲　磁场的基本性质 要点一 磁场　磁场力 求解磁场叠加问题的秘籍 1．确定磁感线：通电导线周围磁感线的方向由安培定则确定。 2．确定磁感应强度方向，磁感线上某一点的切线方向为该点磁感应强度的方向。 3．平行四边形定则求该点磁感应强度的矢量和。 (2021·全国甲卷)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　B　) A．B、0　　　　　　　 B．0、2B C．2B、2B D．B、B 解析：两直角导线可以等效为如图所示的两直导线， 由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，所以M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，所以N处的磁感应强度为2B，故B正确。 要点二 带电粒子在磁场中的运动 (2020·天津卷)(多选)如图所示，在xOy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角θ＝45°。粒子经过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM＝a，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则(　AD　) A．粒子带负电荷 B．粒子速度大小为 C．粒子在磁场中运动的轨道半径为a D．N与O点相距( ＋1)a 解析：由左手定则，分析粒子在M点受的洛伦兹力，可知粒子带负电，A对。粒子的运动轨迹如图所示，O′为粒子做匀速圆周运动的圆心，其轨道半径R＝a，C错。由qvB＝m，可求出v＝，B错。由图可知，ON＝a＋ a＝(＋1)a，D对。 热点1 磁场对电流的作用 [磁场对电流的作用](2021·广东选考)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1> I2，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(　C　) 解析：因I1> I2，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线I2要受到I1排斥的安培力，形成凸形，故C正确。 [安培力的计算](2019·全国卷Ⅰ)如图所示，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(　B　) A．2F　　　　　　　　　 B．1.5F C．0.5F D．0 解析：设每根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，上下两路电阻之比为R1∶R2＝2R∶R＝2∶1，上下两路电流之比I1∶I2＝1∶2。如图所示， 由于上路通电的导体受安培力的有效长度也为L，根据安培力计算公式F＝BIL，可知F′∶F＝I1∶I2＝1∶2，得F′＝F，根据左手定则可知，两力方向相同，故线框LMN所受的合力大小为F＋F′＝F，B正确。 如图甲所示，电磁炮是一种新型的武器，其射程甚至可达数百公里，远远超过常规炮弹。它的主要原理如图乙所示，当弹体中通以强电流时，弹体在强大的磁场力作用下加速前进，最后从炮口高速射出。设两轨道间距离为0.10 m，匀强磁场的磁感应强度为40 T，电流为2 000 A，轨道长度为20 m，不考虑电流产生的磁场对匀强磁场强度的影响，则(　C　) A．若不计任何阻力，质量为20 g的炮弹最终获得的速度为400 m/s B．若不计任何阻力，磁场的磁感应强度加倍，则炮弹获得的速度也加倍 C．若阻力大小一定，轨道长度加倍，速度变为原来的 倍 D．若阻力大小一定，电流加倍，速度变为原来的 倍 解析：在运动过程中，炮弹受到的安培力大小F＝BIL＝8 000 N，根据动能定理，可知Fx＝ mv2，解得v＝4 000 m/s，故A错误；根据上述公式可知v＝ ，若不计任何阻力，磁场的磁感应强度加倍，则炮弹获得的速度变为原来的倍，故B错误；若阻力大小一定，轨道长度加倍，根据动能定理可知BILx－fx＝mv2，解得v＝，故轨道长度加倍，速度变为原来的倍，若电流加倍，速度不是原来的倍，C正确，D错误。 热点2 带电粒子在有界磁场中的运动 1．带电粒子进出有界磁场的几种情况 直线 边界 粒子进、出磁场具有对称性 平行 边界 粒子的运动存在临界条件 圆形 边界 入射