内容正文:
第2讲 磁场的性质及应用
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(新)高考二轮复习·物理
要点❶ 洛伦兹力与电场力的比较
项目 洛伦兹力F 电场力F
大小 F=qvB(v⊥B) F=qE
与速度关系 v=0或v∥B,F=0 与速度的有无、方向均无关
力的方向与场
方向的关系 一定是F⊥B,F⊥v 正电荷所受电场力的方向与电场方向相同,负电荷所受电场力的方向与电场方向相反
做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功、负功,也可能不做功
力F为零时场的情况 F为零,B不一定为零 F为零,E一定为零
作用效果 只改变电荷运动的速度方向,不改变速度大小 既可以改变电荷运动的速度大小,也可以改变电荷运动的方向
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(新)高考二轮复习·物理
要点❷ 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
条件 粒子垂直磁场方向射入匀强磁场中
轨迹平面 垂直于磁感线的平面内
向心力 洛伦兹力提供向心力,qvB=m
轨迹半径 R==
周期(频率) T= f== ,周期与粒子的半径及速度无关
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高考命题1 磁场的性质
命题角度❶ 安培定则及磁场叠加
[典例1] [2022全国乙卷](多选)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.如图所示,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z轴正向保持竖直向上.根据表中测量结果可推知 ( )
测量序号 Bx/μT By/μT Bz/μT
1 0 21 -45
2 0 -20 -46
3 21 0 -45
4 -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50 μT
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
[思路点拨] 由表中数据可知沿z轴方向磁场方向向下,大小约为45 μT;在水平面上,沿x轴和y轴的合磁场大小约为 21 μT,再合成即可求出当地的磁感应强度.
[解析] 如图所示
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地球可视为一个条形磁体,磁南极大致在地理北极附近,磁北极大致在地理南极附近.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z轴的磁场方向竖直向下,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==,计算得B≈50 μT,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By<0,故y轴指向南方,第3次测量Bx>0,故x轴指向北方而y轴则指向西方,C正确,D错误.
[答案] BC
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(1)根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向.
(2)判断各分磁场的磁感应强度的大小关系.
(3)根据矢量合成法则确定合磁场的大小和方向.
高分技法
解决磁场的叠加的思路和步骤
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[典例2] [2021广东卷]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 ( )
A B C D
[思路点拨] 可根据“同向电流相互吸引,异向电流相互排斥”的结论直接判断.
命题角度❷ 电流间的相互作用
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[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”,知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,故形变后的形状为C选项所示.
[答案] C
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高分技法
(1)判断导体运动情况的基本思路
首先明确导体所在位置的磁感线的分布情况,然后利用左手定则判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向.
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(2)常用判断方法
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
条形磁铁⇌通电螺线管⇌多个环形电流
结论法 同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;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的磁场中的受力情况,可转换为先分析电流在磁体的磁场中的受力,然后由牛顿第三定律确定磁体受力及运动方向
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