(全国版)高考物理一轮复习课时练习选修3-1 第九章 第1讲 (含解析).doc
25页[高考导航]考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析201620172018命题分析磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ卷Ⅰ·T15：带电粒子在复合场中的运动卷Ⅱ·T18：带电粒子在圆形磁场中的运动卷Ⅲ·T18：带电粒子在有界磁场中的运动卷Ⅰ·T16：带电粒子在复合场中的运动T19：安培定则、左手定则卷Ⅱ·T18：带电粒子在圆形磁场中的运动T21：安培力、左手定则卷Ⅲ·T18：磁感应强度的合成、安培定则T24：带电粒子在组合磁场中的运动卷Ⅰ·T25：带电粒子在组合场中的运动卷Ⅱ·T20：安培定则、磁感应强度的合成T25：带电粒子在组合场中的运动卷Ⅲ·T24：带电粒子在组合场中的运动本章知识在高考中主要考查磁场的基本概念、安培力和洛伦兹力的判断和应用，多以选择题形式考查，对带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动、带电粒子在复合场中的运动问题，再现率极高，选择题、计算题均有通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ安培力、安培力的方向Ⅰ匀强磁场中的安培力Ⅱ洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ洛伦兹力公式Ⅱ带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形；(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。
第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用知识排查磁场、磁感应强度1.磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向2)大小：B＝(通电导线垂直于磁场)3)方向：小磁针静止时N极的指向4)单位：特斯拉(T)3．匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线磁感线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1.磁感线及特点(1)磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致2)特点①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱③磁感线是闭合曲线，没有起点和终点④磁感线是假想的曲线，客观上不存在2．电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则安培力、安培力的方向 匀强磁场中的安培力1.安培力的大小F＝ILBsin θ(其中θ为B与I之间的夹角)(1)磁场和电流垂直时：F＝BIL2)磁场和电流平行时：F＝02．安培力的方向图1左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。
2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向3)拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向小题速练1．关于磁感应强度B，下列说法正确的是( )A．根据磁感应强度的定义式B＝可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比B．一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零C．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零D．磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同答案 B2．磁场中某区域的磁感线如图2所示，则( )图2A．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大B．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小C．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba 原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流及通电螺线管的磁场四指大拇指2.磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则例1】 (2017·全国卷Ⅲ，18)如图3，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3A．0 B.B0 C.B0 D．2B0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错误答案 C1．下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是( )解析 根据在磁体外部同名磁极相互排斥可知选项A错误；应用安培定则可知环形电流中心线上的磁场方向由右向左，小磁针N极受到的磁场力向左，选项B错误；根据安培定则可知通电螺线管内部磁场向右，内部小磁针N极受到的磁场力向右，选项C正确；根据安培定则可知通电直导线右边磁场向里，小磁针N极应向里，选项D错误。 答案 C2．(多选)(2018·全国卷Ⅱ，20)如图4，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外则( )图4A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0解析 由对称性可知，流经L1的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，流经L2的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为B2，由磁场叠加原理，在a点：B0－B1－B2＝B0，在b点：B0－B1＋B2＝B0，联立解得B1＝B0，B2＝B0，选项A、C正确答案 AC 安培力的大小和方向1．安培力大小：F＝ILBsin θ (1)当I⊥B时，F＝BIL (2)当I∥B时，F＝0 注意：①当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图5所示)。 图5②对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零2．安培力方向：用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面例2】 (多选)(2017·全国卷Ⅰ，19)如图6，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反下列说法正确的是( )图6A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为∶∶1解析 同向电流相互吸引，反向电流相互排斥对L1受力分析，如图甲所示，可知L1所受磁场力的方向与L2、L3所在的平面平行，故选项A错误；对L3受力分析，如图乙所示，可知L3所受磁场力的方向与L1、L2所在的平面垂直，故选项B正确；设三根导线间两两之间的相互作用力的大小为F，则L1、L2受到的磁场力的合力大小均等于F，L3受到的磁场力的合力大小为F，即L1、L2、L3单位长度受到的磁场力之比为1∶1∶，故选项C正确，D错误。 答案 BC1．教学中常用如图7甲所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况现将图中的蹄形磁铁改用图乙所示的电磁铁代替，则合上开关时，以下判断正确的是( )图7A．电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向左运动B．电磁铁上端为N极 ，下端为S极，导体棒ab向右运动C．电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向右运动D．电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向左运动解析 由右手螺旋定则及左手定则，易判断出选项A正确答案 A2．(2019·河南郑州一模)如图8所示，有一段被弯成直角的导线abc，ab、bc长度之比为3∶4，总长为L，导线中通一恒定电流I放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，并且磁场垂直导线面向里，则导线受到的磁场力为 ( )图8A.BIL，垂直于ac连线向上B.BIL，垂直于ac连线向下C.BIL，垂直于ac连线向上D.BIL，垂直于ac连线向下解析 由ab、bc长度之比为3∶4，总长为L，可知ac长度为L，即导线的有效长度为L，所以安培力为F＝BI·L＝BIL，由左手定则可知安培力方向垂直于ac连线向上，故A正确答案 A 安培力作用下导体运动情况的判定方法常用的五种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互相吸引，异向电流互相排斥；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先分析电流所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力【例3】 (多选)(2017·全国卷Ⅱ，21)某同学自制的简易电动机示意图如图9所示。 矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将( )图9A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉解析 若将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到水平方向的安培力而转动，转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项A正确；若将左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，则当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到安培力而转动，转过半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止转动，选项B错误；左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，电路不能接通，故不能转起来，选项C错误；若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到安培力而转动，转过半周后电路不导通，转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项D正确答案 AD1．如图10所示，蹄形磁铁用柔软的细绳悬吊在天花板上，在磁铁两极的正下方固定着一根水平直导线。 当直导线中通以向右的电流时 ( 。
