第2講 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用,專題三 電場(chǎng)與磁場(chǎng),熱點(diǎn)一 對(duì)磁場(chǎng)基本性質(zhì)的考查 命題規(guī)律 磁場(chǎng)的產(chǎn)生、磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加、安培定則、 左手定則是磁場(chǎng)的基本知識(shí)，在近幾年的高考中時(shí)有出現(xiàn) ，題型為選擇題，難度不大,1(多選)(2015廣州模擬)無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線在周圍某 一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流成正比，與 導(dǎo)線 到 這一點(diǎn)的距離成反比如圖所示，兩根相距L的無(wú)限 長(zhǎng)直導(dǎo) 線分別通有電流I和3I.在兩導(dǎo)線的連線上有a、b、c三點(diǎn)，a點(diǎn)為兩根直導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，b、c兩點(diǎn)距導(dǎo)線的距離均為L(zhǎng). 下 列說(shuō)法正確的是( ) Aa點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 Ba點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為81 Cc點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 Dc點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為51,AD,答案：見(jiàn)解析,A,BC,A小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng) B小球一直做勻速直線運(yùn)動(dòng) C小球?qū)ψ烂娴膲毫ο仍龃蠛鬁p小 D小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃?解析 由安培定則和磁場(chǎng)疊加原理可以判斷出在MN連線上的磁場(chǎng)方向平行桌面向里，所以小球所受洛倫茲力的方向 垂直桌面向上對(duì)小球受力分析，受重力、桌面支持力、洛 倫茲力3個(gè)力作用，小球在水平方向不受力，故從a點(diǎn)到b點(diǎn)，小球一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；由于從a至b合磁感應(yīng)強(qiáng)度先減小后增大，則小球所受洛倫茲力先減小后增大,桌面對(duì)小球的支持力先增大后減小，由作用力與反作用力 的 關(guān)系知小球?qū)ψ烂娴膲毫ο仍龃蠛鬁p小，C正確，D錯(cuò)誤,總結(jié)提升 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，決定于磁場(chǎng)本身，與試探電流元無(wú)關(guān)，其疊加遵循平行四邊形定則 (2)判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向或判斷產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流方向用右手定則 (3)判斷安培力、洛倫茲力的方向用左手定則，但要注意電荷的正負(fù),熱點(diǎn)二 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 命題規(guī)律 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體棒的作用問(wèn)題是近幾年高考的 熱點(diǎn),分析近幾年的高考題,該考點(diǎn)的命題規(guī)律主要有以下兩點(diǎn): (1)主要考查安培力的計(jì)算、安培力方向的判斷、安培力作用下的平衡和運(yùn)動(dòng)，題型以選擇題為主，難度不大(2)與電磁感應(yīng)相結(jié)合，考查力學(xué)和電路知識(shí)的應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)， 以計(jì)算題形式出現(xiàn),1(2015鄭州二模)如圖所示，用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)導(dǎo)線框,導(dǎo)線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和直導(dǎo)線ab、cd(ab、cd在同一條水平直線上)連接而成的閉合回路，導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流，處于靜止?fàn)顟B(tài)在半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長(zhǎng)直導(dǎo)線P.當(dāng)P中通以方向向外的電 流時(shí)( ) A導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髷[動(dòng) B導(dǎo)線框?qū)⑾蛴覕[動(dòng) C從上往下看，導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),D,突破點(diǎn)撥 (1)根據(jù)題給條件，導(dǎo)線ab、cd中的電流方向?yàn)開(kāi) (2)描述P中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線的特點(diǎn)是_半圓弧導(dǎo)線是否受磁場(chǎng)力？ab、cd所受磁場(chǎng)力方向分別為_(kāi) 解析 當(dāng)直導(dǎo)線P中通以方向向外的電流時(shí)，由安培定則可判斷出長(zhǎng)直導(dǎo)線P產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍鸥?線 是以P為圓心的同心圓，半圓弧導(dǎo)線與磁感線平行不受安培力,由左手定則可判斷出直導(dǎo)線ab所受的安培力方向垂直紙面 向外，cd所受的安培力方向垂直紙面向里，從上往下看，導(dǎo) 線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故D正確,答案：見(jiàn)解析,AD,ACD,總結(jié)提升 解決磁場(chǎng)中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般思路 (1)正確地對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析，應(yīng)特別注意通電導(dǎo)體棒受到的安培力的方向，安培力與導(dǎo)體棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度組成的 平面垂直 (2)畫出輔助圖(如導(dǎo)軌、斜面等)，并標(biāo)明輔助方向(磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I的方向) (3)將立體的受力分析圖轉(zhuǎn)化為平面受力分析圖，即畫出與 導(dǎo)體棒垂直的平面內(nèi)的受力分析圖,熱點(diǎn)三 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 命題規(guī)律 帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是近幾年高考的重點(diǎn)，同時(shí)也是高考的熱點(diǎn)，分析近幾年高考試題，該考點(diǎn)的命題規(guī)律有以下兩個(gè)方面： (1)通常與圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律、幾何知識(shí)相聯(lián)系，綜合考查應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問(wèn)題的能力，題型為選擇題或計(jì)算題(2)偶爾也會(huì)以選擇題的形式考查磁場(chǎng)的性質(zhì)、洛倫茲力的特點(diǎn)及圓周運(yùn)動(dòng)的周期性等問(wèn)題,1.(2015沈陽(yáng)一模)如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有 垂直紙面 的勻 強(qiáng) 磁場(chǎng)，兩個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b，以不同 的 速率沿著AO方向?qū)?zhǔn)圓心O射入磁場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖若 帶電粒子只受磁場(chǎng)力的作用，則下列說(shuō)法正確的是( ) Aa粒子速率較大 Bb粒子速率較大 Cb粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng) Da、b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間一樣長(zhǎng),B,突破點(diǎn)撥 (1)帶電粒子沿AO方向射入磁場(chǎng)，則可判斷射出磁場(chǎng)的速度沿_方向 (2)比較a、b兩粒子的速率，可根據(jù)公式 _； 根據(jù)公式_可判斷兩粒子的運(yùn)動(dòng)周期相等；比較運(yùn)動(dòng)時(shí)間根據(jù)_,答案：見(jiàn)解析,2.(多選)(2015新余一模)如圖，兩個(gè)初速度大小相同的同種離子a和b，從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打到屏P上不計(jì)重力下列說(shuō)法正確的有( ) Aa、b均帶正電 Ba在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的短 Ca在磁場(chǎng)中飛行的路程比b的短 Da在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近,AD,3(多選)某空間內(nèi)有高度為d、寬度足夠?qū)?、方向垂直紙?向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B當(dāng)在該空間內(nèi)以磁場(chǎng)下 邊界為x軸建立如圖所示的坐標(biāo)系后，在x軸上的P點(diǎn)(xPd) 沿y軸正方向連續(xù)射入質(zhì)量m和電荷量q數(shù)值大小均相同、且?guī)щ娦再|(zhì)也相同的帶電粒子(粒子重力不計(jì))，由于粒子的入 射速率v(v0)不同，有的粒子將在磁場(chǎng)中直接通過(guò)y軸，有的 將在穿出磁場(chǎng)后再通過(guò)y軸設(shè)粒子通過(guò)y軸時(shí)，離坐標(biāo)原點(diǎn) 的距離為h，從P到y(tǒng)軸所需的時(shí)間為t，則( ),AD,范例 (18分)如圖所示，在直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)O處有一放射 源，向四周均勻發(fā)射速度大小相等、方向都平行于紙面的帶 電粒子在放射源右側(cè)有一很薄的擋板，垂直于x軸放置,擋 板與xOy平面交線的兩端M、N正好與原點(diǎn)O構(gòu)成等邊三角 形，O為擋板與x軸的交點(diǎn)在整個(gè)空間中，有垂直于xOy平 面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)，帶電粒子在磁場(chǎng)中沿順時(shí) 針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)已知帶電粒子的質(zhì)量為m，帶電荷 量大小為q，速度大小為v，MN的長(zhǎng)度為L(zhǎng).(不計(jì)帶電粒子的 重力及粒子間的相互作用),(1)確定帶電粒子的電性； (2)要使帶電粒子不打在擋板上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值； (3)要使MN的右側(cè)都有粒子打到，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值(計(jì)算過(guò)程中，要求畫出各臨界狀態(tài)的軌跡圖),B,