高考物理一轮复习磁场专题

高三物理第一轮专题复习——电磁场

例1. （高考题）在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿－x 方向射入磁场，恰好从磁场边界与y 轴的交点C 处沿＋y 方向飞出。 （1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q/m ；

（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B ’，该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B ’多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t 是多少？

例2．（调研）电子自静止开始经M 、N 板间（两板间的电压

为U ）的电场加速后从A 点垂直于磁场边界射入宽度为d 的匀强磁场中， 电子离开磁场时的位置P 偏离入射方向的距离为L ，如图所示．求匀强磁 场的磁感应强度．（已知电子的质量为m ，电量为e ）

例3．（高考）如图所示，abcd 为一正方形区域，正离子束从a 点沿ad 方向以0 =80m/s

的初速度射入，若在该区域中加上一个沿ab 方向的匀强电场，电场强度为E ，则离子束刚好从c 点射出；若撒去电场，在该区域中加上一个垂直于abcd 平面的匀强磁砀，磁感应强度为B ，则离子束刚好从bc 的中点e 射出，忽略离子束中离子间的相互作用，不计离子的重力，试判断和计算：

（1）所加磁场的方向如何？（2）E 与B 的比值B E /为多少？ 例4．（北京市西城区）在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。它由两个铝

常见磁场的磁感应强度方向的判断

【必备知识】

1.安培定则——通电直导线

用______握住导线，让伸直的______所指的方向与______方向一致，弯曲的四指所指

的方向就是磁感线环绕的方向。

2.安培定则——环形电流或通电螺线管

让____手弯曲的四指与环形（或螺线管）____的方向一致，伸直的_____所指的方向就是环形导线（或螺线管）轴线上磁场的方向

条形磁体的磁感线直线电流的磁感线分布通电螺线管的磁场

环形电流的磁感线分布两个平行放置的异名永磁体磁极间的匀强磁场

【思考与交流】

为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是哪一个？请简述理由。

【教材原题】

1.通电直导线附近的小磁针如图所示，标出导线中的电流方向。

2.如图，当导线环中沿逆时针方向通过电流时，说出小磁针最后静止时N 极的指向。

3.铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图所示，则铁环中心O 点的磁场方向如何？

4.如图所示，当圆环通有顺时针方向的电流I时，环中点A处的磁场方向是( )

A.沿着纸面向上

B.沿着纸面向下

C.垂直纸面向里

D.垂直纸面向外

5.将图中的电磁铁连入设计的电路中(请在虚线框完成电路图)，要求：

(1)电路能改变电磁铁磁性的强弱。

(2)使小磁针静止时的指向如图所示。

6.图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。请回答以下问题：

(1)当电流从电磁铁的接线柱A流入时，发现吸引小磁体向下运动，则电磁铁的上端为______极，小磁体的下端为________极。

高考物理一轮复习：磁场（五）

一、单选题

1．如图所示，两根导线与一根粗糙绝缘细杆水平平行固定且竖直共面，导线足够长。两导线中电流I大小相同、方向相反，有一带电荷量为+q，质量为m的小球套在细杆上（小球中空部分尺寸略大于直导线直径），若给小球一水平向右的初速度v0，空气阻力不计，那么下列说法不正确的是（）

A．小球可能做匀速直线运动

B．小球可能做匀减速直线运动

C．小球可能做加速度逐渐增大的减速运动，最后停止

D．导线中电流I越大，小球最终的速度可能越小

2．如图所示，在充电的平行金属板间有匀强电场和方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子以速度v从左侧射入，方向垂直于电场方向和磁场方向，当它从右侧射出场区时，动能比射入时小，若要使带电粒子从射入到射出动能是增加的，可采取的措施有（不计重力）( )

A．可使电场强度增强

B．可使磁感应强度增强

C．可使粒子带电性质改变（如正变负）

D．可使粒子射入时的动能增大

3．如图所示，在矩形ABCD内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域（磁场区域未画出），已知

AB边长4L，BC边长6L，E是BC边的中点。一质量为m，电荷量为+q的粒子从A点沿AE方向以速度v0进入矩形区域，恰能从D点沿ED方向射出矩形区域。不计粒子的重力，则此磁场的磁感应强度最小值为（）

A．5mv0

16qL B．5mv0

12qL

C．mv0

2qL D．

mv0

3qL

4．宋代沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示，结合上述材料，下列说法正确的是（）

专题十一电磁感应中的动力学、能量和动量问题

考点一电磁感应中的动力学问题

师生共研

例1 如图所示，两平行且无限长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ＝30°，两导轨之间的距离为L＝1 m，两导轨M、P之间接入电阻R＝0.2 Ω，导轨电阻不计，在abdc区域内有一个方向垂直于两导轨平面向下的磁场Ⅰ，磁感应强度B0＝1 T，磁场的宽度x1＝1 m；在cd连线以下区域有一个方向也垂直于导轨平面向下的磁场Ⅱ，磁感应强度B1＝0.5 T．一个质量为m＝1 kg的金属棒垂直放在金属导轨上，与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝0.2 Ω，若金属棒在离ab连线上端x0处自由释放，则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速运动．金属棒进入磁场Ⅱ后，经过ef时又达到稳定状态，cd与ef之间的距离x2＝8 m．求(g取10 m/s2)：

(1)金属棒在磁场Ⅰ运动的速度大小；

(2)金属棒滑过cd位置时的加速度大小；

(3)金属棒在磁场Ⅱ中达到稳定状态时的速度大小．

【考法拓展1】在【例1】中，求金属棒从开始到刚离开磁场Ⅰ所经历的时间．

【考法拓展2】在【例1】中，求金属棒由释放到ab连线滑过的距离x0.

【考法拓展3】在【例1】中，求金属棒从开始到在磁场Ⅱ中达到稳定状态这段时间中电阻R产生的热量．

练1 [2021·黑龙江大庆模拟](多选)在倾角θ＝30°的斜面上固定两根足够长的平行金属导轨MN、EF，间距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．有两根质量均为m、电阻均为R、长度均为L的金属棒ab、cd垂直导轨放置且与导轨接触良好，光滑的ab棒用平行于导轨的不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮与质量为2m的重物P连接，如图所示．初始时作用在ab棒上一个外力(题中未画出)使ab棒、重物P保持静止，cd棒也静止在导轨上且刚好不下滑．已知重力加速度大小为g，导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现撤去外力，ab棒和重物P从静止开始运动，到cd棒刚好要向上滑动的过程中，则( )

题型2 “旋转圆”模型

适用条件同种带电粒子速度大小相等，方向不同.粒子进入匀强磁场时，它们在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，圆周转向相同，圆心位置不同，轨迹不同.若粒子射入磁场时的速度为v0，则粒子做圆周运动的轨迹半径为R＝mv0

qB

，如图所示（图中只画出粒子带正电的情境）

轨迹圆圆心共圆如图.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹圆的圆心在以入射点为圆心、半径R＝mv0

qB

的圆上

界定方法将半径为R＝mv0

qB

的圆以带电粒子入射点为定点进行旋转，从而探究粒子运动的临界条件，这种方法称为“旋转圆”法

研透高考明确方向

2.[2024四川德阳期末]如图所示，竖直平行线MN、PQ间距离为a，其间存

在垂直纸面对里的匀强磁场（含边界PQ），磁感应强度大小为B，MN上

O处的粒子源能沿不同方向释放速度大小相等、方向均垂直磁场的带负电粒

子，已知粒子的电荷量为q，质量为m.粒子间的相互作用及重力不计，其中

沿θ＝60°射入的粒子，恰好垂直PQ射出，则（D）

A.粒子在磁场中做圆周运动的半径为√3a

B.粒子的速率为aqB

m

C.沿θ＝60°射入的粒子，在磁场中的运动时间为πm

3qB

D.PQ边界上有粒子射出的长度为2√3a

解析粒子沿θ＝60°射入时，恰好垂直PQ射出，则粒子在磁场中转过30°，如图甲所示，

由几何关系有Rsin30°＝a，解得R＝2a，由洛伦兹力供应向心力有qvB＝m v 2

R

，则v＝

2aqB m ，故AB错误.沿θ＝60°射入的粒子，在磁场中的运动时间为t＝30°

360°

T＝1

12

×2πR

v

＝πR

6v

专题十磁场

专题检测题组(时间:120分钟满分:150分)

一、单项选择题(每小题3分,共21分)

1.(2021长郡中学月考一)如图所示,竖直平面内粗糙绝缘细杆(下)与直导线(上)水平平行固定,导线足够长。已知导线中的电流水平向右,大小为I,有一电荷量为+q、质量为m的小球套在细杆上(小球中空部分尺寸略大于细杆直径),若给小球一水平向右的初速度v0,空气阻力不计,那么下列说法正确的是()

A.小球可能做匀速直线运动

B.小球可能做匀减速直线运动

C.若小球带负电,仍可能做匀速直线运动

D.若小球最终静止,是因为洛伦兹力对小球做了负功

答案A根据左手定则,小球受到的洛伦兹力竖直向上。当洛伦兹力和重力大小相等时,小球受到的支持力为零,摩擦力为零,小球做匀速直线运动,故A正确;当洛伦兹力和重力大小不相等时,小球受到的支持力不为零,摩擦力不为零,小球做减速运动,但随着速度的减小,洛伦兹力也会减小,摩擦力会发生变化,小球的加速度也会变化,所以小球不可能做匀减速直线运动,故B错误;若小球带负电,则洛伦兹力向下,一定有摩擦力,小球不可能做匀速运动,故C错误;洛伦兹力不做功,若小球最终静止,是因为摩擦力对小球做了负功,故D错误。

知识归纳在洛伦兹力作用下的带电粒子,不可能做匀变速直线运动,因为速度变化,洛伦兹力变化,合力变化,加速度变化。2.(2022届广州天河一模,6)如图所示,三根长为L平行的直线电流在空间构成以a为顶点的等腰直角三角形,其中a、b电流的方向垂直纸面向里,c电流方向垂直纸面向外,其中b、c电流大小为I,在a处产生的磁感应强度的大小均为B,通过导线a的电流大小为√2I,则导线a受到的安培力为()

准兑市爱憎阳光实验学校高三物理第一轮复习：磁场根本性质；磁场对电流的作用

【本讲信息】

一. 教学内容：

1. 磁场根本性质

2. 磁场对电流的作用

【要点扫描】

磁场根本性质

〔一〕磁场

1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质．它的根本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用．

2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用．

〔二〕磁感线

为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线．

1、疏密表示磁场的强弱．

2、每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感强度的方向．

3、是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极．磁线不相切不相交。

4、匀强磁场的磁感线平行且距离相．没有画出磁感线的地方不一没有磁场．

5、安培那么：拇指指向电流方向，四指指向磁场的方向．注意这里的磁感线是一个个圆，每点磁场方向是在该点的切线方向。

*熟记常用的几种磁场的磁感线：

〔三〕磁感强度

1、磁场的最根本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。

2、在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感强度．

①表示磁场强弱的物理量．是矢量．

②大小：

IL

F

B 〔电流方向与磁感线垂直时的公式〕．

③方向：左手那么：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N极的指向．不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向．

专题十一电磁感应

五年新高考

考点一电磁感应现象楞次定律

1.(2022浙江1月选考,13,3分)如图所示,将一通电螺线管竖直放置,螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=kt的匀强磁场,在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管,其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d (d≪r),则( )

A.从上向下看,圆管中的感应电流为逆时针方向

B.圆管的感应电动势大小为kπr 2

ℎ

C.圆管的热功率大小为πdℎk 2r3

2ρ

D.轻绳对圆管的拉力随时间减小

答案 C

2.(2020江苏单科,3,3分)如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。

金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是( )

A.同时增大B1减小B2

B.同时减小B1增大B2

C.同时以相同的变化率增大B1和B2

D.同时以相同的变化率减小B1和B2

答案 B

3.(2020全国Ⅲ,14,6分)如图,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到( )

A.拨至M端或N端,圆环都向左运动

B.拨至M端或N端,圆环都向右运动

C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动

D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动

答案 B

考点二法拉第电磁感应定律

1.(2021山东,8,3分)迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中,沿圆形轨道绕地球飞行。系绳卫星由两子卫星组成,它们之间的导体绳沿地球半径方向,如图所示。在电池和感应电动势的共同作用下,导体绳中形成指向地心的电流,等效总电阻为r。导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力,可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H,导体绳长为L(L≪H),地球半径为R、质量为M,轨道处磁感应强度大小为B,方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响,据此可得,电池电动势为( )

专题24 磁场的基本性质

目录

题型一磁场的叠加和安培定则的应用 (1)

类型1 磁场的叠加 (1)

类型2 安培定则的应用 (4)

题型二安培力的分析和计算 (5)

类型1通电导线有效长度问题 (6)

类型2判断安培力作用下导体的运动情况 (8)

题型三安培力作用下的平衡和加速问题 (9)

类型1安培力作用下的平衡问题 (9)

类型2 安培力作用下的加速问题 (13)

题型四对洛伦兹力的理解和应用 (16)

题型五洛伦兹力作用下带电体的运动 (18)

题型六带电粒子在匀强磁场中的运动 (22)

题型一磁场的叠加和安培定则的应用

1．磁场叠加问题的分析思路

(1)确定磁场场源，如通电导线。

(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图2所示为M、N在c点产生的磁场B M、B N。

(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。

2．安培定则的应用

在运用安培定则判定直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场时应分清“因”和“果”。

因果

原因(电流方向)结果(磁场方向)磁场

直线电流的磁场大拇指四指

环形电流及通电

四指大拇指

螺线管的磁场

类型1 磁场的叠加

【例1】(2022·湖北省高考模拟)六根通电长直导线垂直纸面平行固定，其截面构成一正六边

形，O为六边形的中心，通过长直导线a、b、c、d、e、f的电流分别为I1、I2、I3、I4、I5、

I6，a、c、e中通过的电流大小相等，b、d、f中通过的电流大小相等，电流方向如图5所示。

已知通电长直导线在距导线r处产生的磁感应强度大小为B＝k I

努力必有收获，坚持必会胜利，加油向未来！

高三复习专题12 安培力情境下的力学问题【题型1】磁场基本概念

1、关于磁场的性质，说法正确的是（）

A．根据

F

B

IL

，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比

B．磁感应强度B是矢量，方向与该处电流元受力的方向相同

C．将一段电流元沿不同路径从磁场中A点移动到B点，该电流元所受安培力做功相同D．磁场中某点磁感应强度为零，电流在该处一定不受安培力

【题型2】磁场叠加问题

2、在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，其中c 点的磁感应强度为零，则下列说法正确的是（）

A．d 点的磁感应强度为2B0

B．b、d 两点的磁感应强度相同

C．a 点的磁感应强度在四个点中最大

D．b 点的磁感应强度与竖直方向成45°斜向右上方

3、如图，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1

3

B0和

1

2

B0，方向也垂直于纸面向外。则（）

A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为

7 12

B0

B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为

1 12

B0

C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为

1 12

B0

D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为

7 12

专题十五 磁场中的动态圆模型

1.如图所示为边长为L 的正方形有界匀强磁场ABCD ，带电粒子从A 点沿AB 方向射入磁场，恰好从C 点飞出磁场；若带电粒子以相同的速度从AD 的中点P 垂直AD 射入磁场，则从DC 边的M 点飞出磁场（M 点未画出）.设粒子从A 点运动到C 点所用的时间为t 1，从P 点运动到M 点所用的时间为t

2.带电粒子重力不计，则t 1∶t 2为（ C ）

A.2∶1

B.2∶3

C.3∶2

D.1∶2

解析 画出粒子从A 点射入磁场到从C 点射出磁场的轨迹，并将该轨迹向下平移，粒子做圆周运动的半径为R ＝L ，从C 点射出的粒子运动时间为t1＝T

4

；由P 点运动到M 点所用时间为t2，圆心角为θ，cos θ＝R 2

R

＝1

2

，则

θ＝60°，故t2＝T

6

，所以t 1

t 2

＝T 4T 6

＝3

2

，C 正确.

2.[2021全国乙]如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m 、电荷量为q （q ＞0）的带电粒子从圆周上的M 点沿直径MON 方向射入磁场.若粒子射入磁场时的速度大小为v 1，离开磁场时速度方向偏转90°；若射入磁场时的速度大小为v 2，离开磁场时速度方向偏转60°.不计重力，则v

1v 2

为（ B ）

A.1

2

B.√3

3

C.√32

D.√3

解析 设圆形磁场区域的半径为R ，粒子的运动轨迹如图所示，沿直径MON 方向以速度v1射入圆形匀强磁场区域的粒子离开磁场时速度方向偏转90°，则其轨迹半径为r1＝R ，由洛伦兹力提供向心力得qv1B ＝m v 12

r 1

，解得v1＝