专题09 磁场对电流的作用 带电粒子在磁场中的运动（讲义）--【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（江苏专用）

专题09　磁场对电流的作用 磁场对运动电荷的作用 01专题网络·思维脑图 1 02考情分析·解密高考 2 03高频考点·以考定法 2 2 一、磁场的性质及磁场对通电导体的作用 2 二、带电粒子在匀强磁场中的运动 4 7 9 考向1：安培力的相关分析与计算 9 考向2：带电粒子在磁场中的运动 10 考向3：带电粒子在磁场中的多解问题 11 04核心素养·难点突破 12 05创新好题·轻松练 17 新情境1：与生产生活相关类 17 新情境2：前沿科技类 18 考点内容 要求 学习目标 磁场的性质及磁场对通电导体的作用 III 1. 掌握安培力的理解和大小计算方法； 2. 掌握带电粒子在匀强电场中做圆周运动问题的处理方法； 3. 掌握磁聚焦和磁发散模型的处理方法； 带电粒子在电场中的运动 III 一、磁场的性质及磁场对通电导体的作用 1．磁场的产生与叠加 2．地磁场的主要特点 （1）地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如图所示。 （2）地磁场B的水平分量Bx总是从地球南极指向北极，而竖直分量By则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。 （3）在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等且方向水平向北。 3．安培力的分析与计算 方向 左手定则 大小 直导线 F＝IlB sin θ，当θ＝0时，F＝0；当θ＝90°时，F＝IlB 导线为曲线时 等效为ac直线电流 4.两个二级结论 （1）同向平行电流相互吸引，反向平行电流相互排斥。 （2）两个电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。 5．判别物体在安培力作用下的运动方向的常用五种方法 （1）电流元受力分析法：即把整段电流等效为很多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。 （2）特殊值分析法：把电流或磁体转到一个便于分析的特殊位置（如转过90°）后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。 （3）等效分析法：环形电流可以等效成条形磁体、条形磁体也可等效成环形电流、通电螺线管可等效成很多的环形电流来分析。 （4）推论分析法：两电流相互平行时无转动趋势，方向相同相互吸引，方向相反相互排斥；两电流不平行时有转动到相互平行且方向相同的趋势。 （5）转换研究对象法：因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律。这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，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，再确定磁体所受电流的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。 6．求解安培力作用下的动力学问题的一般思路 二、带电粒子在匀强磁场中的运动 1．带电粒子在匀强磁场中做圆周运动问题的处理关键 （1）圆心的确定 ①速度和轨道半径垂直。 ②轨迹上两点连线的垂直平分线过圆心。 （2）轨道半径的计算 方法一：由物理公式求：由于qvB＝，所以轨道半径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。 （3）运动时间的确定 方法一：由对应的圆心角α求：t＝T＝。 方法二：由对应的弧长s求：t＝。 2．带电粒子在有界匀强磁场中运动时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，出射角等于入射角。（如图1所示，θ1＝θ2＝θ3） 并且粒子经过磁场时速度方向的偏转角等于其轨迹的圆心角。（如图1所示，α1＝α2） （2）在圆形匀强磁场区域，若粒子射入磁场时速度方向与入射点对应磁场半径的夹角为θ，则粒子射出磁场时速度方向与出射点对应磁场半径的夹角也为θ，如图2所示。 特例：沿半径方向射入圆形磁场的粒子，出射时也沿半径方向，如图3所示。 （3）磁聚焦与磁发散 ①磁聚焦：带电粒子平行射入圆形有界匀强磁场，如果轨迹半径与磁场半径相等，则粒子从磁场边界上同一点射出，且该点切线与入射方向平行。 ②磁发散：带电粒子从圆形有界匀强磁场边界上同一点射入，如果轨迹半径与磁场半径相等，则粒子出射方向与入射点的切线方向平行。 3．临界问题 （1）许多临界问题，题干中常用“恰好”“最大”“至少”“不相撞”“不脱离”等词语暗示临界状态，审题时，一定要抓住这些特定的词语，挖掘其隐藏的规律，找出临界条件。例如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。 （2）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，寻找临界状态（一般是粒子运动轨迹与磁场边界相切或轨迹半径达到最大），常用方法如下： 放缩圆 旋转圆 平移圆 适用条件 粒子速度方向一定，速度大小不同 粒子的速度大小一定，轨迹半径一定，速度方向不同 粒子的速度大小、方向均一定，从同一直线边界进入匀强磁场的