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第2讲磁场及带电粒子在磁场中的运动
【命题·热点·突破】
[对应学生用书P37]
命题点一
磁场的基本性质安培力
1.磁感应强度B的叠加
空间的磁场通常是多个磁场叠加而成的,磁感应强度是矢量,可以通过平行四边形定则
进行计算或判断。具体思路如下:
(1)首先确定磁场的场源,如通电导线。
⊙
(②)定位空间中需要求解磁场的点,利用安培定则判定各个场源在这一点产生的磁场的大
小和方向,如图中场源M、N在c点产生的磁场。
(③)应用平行四边形定则进行合成,如图中的合磁场B。
2,解决磁场中导体运动问题的一般思路
(1)正确对导体棒进行受力分析,应特别注意通电导体棒受到的安培力的方向,安培力与
导体棒和磁感应强度组成的平面垂直。
(2)画出辅助图(如导轨、斜面等),并标明辅助方向(磁感应强度B、电流I的方向。
(3)将立体的受力分析图转化为平面受力分析图,即画出与导体棒垂直的平面内的受力分
析图。
厂题组训练
1.(多选)(2022全国乙卷)
安装适当的软件后,利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图,在手机
上建立直角坐标系,手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量,
每次测量时y轴指向不同方向而:轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知()
测量序号
B/μT
B/uT
B/uT
1
0
21
-45
2
0
-20
-46
3
21
0
-45
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A.测量地点位于南半球
B.当地的地磁场大小约为50μT
C.第2次测量时y轴正向指向南方
D.第3次测量时y轴正向指向东方
解析
地磁北极
如图所示,地球可视为一个磁偶极,磁南极大致指向地理北极附近,磁北极大致指向地
理南极附近。通过这两个磁极的假想直线(磁轴)与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。由表
中z轴数据可看出:轴的磁场竖直向下,则测量地点应位于北半球,A错误:磁感应强度为
矢量,故由表格可看出此处的磁感应强度大致为B=2=2,计算得B≈50μT,B正确,由
选项A可知测量地在北半球,而北半球地磁场指向北方斜向下,则第2次测量,测量By
<0,故y轴指向南方,第3次测量B>0,故x轴指向北方而y轴则指向西方,C正确、D错
误。故选BC。
答案BC
y↑
(2022德州高三阶段练习)如图所示,在空间直角坐标系O-xyz中,a、b、e、d四点构成
的正方形与yOz平面平行,正方形的边长为1,且ab∥z轴,d点在x轴上,a点到y轴的距
离也为1。两根相互绝缘的通电长直导线分别沿y轴和z轴放置,沿y轴正方向的电流为1,
沿:轴正方向的电流为2I。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B=kIr,其中
k为常量,I为导线中的电流,r为场中某点到导线的垂直距离。则a和c两点的磁感应强度
大小之比为()
A.BaBc=6)3B.BaBc=6)2
C.BaBc=10)5D.BaBc=130)13
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解析根据右手螺旋定则可知沿y轴正方向的电流在α点激发的磁场沿z轴负方向,大
小为B,=I1,沿z轴正方向的电流在a点激发的磁场与Oa的连线垂直,大小为B2=2kI1,
所以a点的磁感应强度大小为B.=222=3kI1,同理可得c点的磁感应强度大小为B.=2》
2I1,所以a和c两点的磁感应强度大小之比为BaBc=6)3,B、C、D错误,A正确。
答案A
3.(2022全国甲卷)光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器,其简化的工作原理示
意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧,C为位于纸面上的线图,虚线框内有与纸面垂直的
匀强磁场;M为置于平台上的轻质小平面反射镜,轻质刚性细杆D的一端与M固连且与镜
面垂直、另一端与弹簧下端相连,PQ为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条,PQ的圆心
位于M的中心,使用前需调零:使线圈内没有电流通过时,M竖直且与纸面垂直:入射细光
束沿水平方向经PQ上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变,使M
发生倾斜,入射光束在M上的入射点仍近似处于PQ的圆心,通过读取反射光射到PQ上的
位置,可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为k,磁场磁感应强度大小为B,线圈C
的匝数为N。沿水平方向的长度为1,细杆D的长度为d,圆弧PQ的半径为片r》d,d远
大于弹簧长度改变量的绝对值。
反射光
0入射光
(1)若在线圈中通入的微小电流为I,求平衡后弹簧长度改变量的绝对值△x及PQ上反射
光点与O点间的弧长s