高考物理二轮专题突破------磁场及带电粒子在磁场中的运动（全国通用）.docx

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二轮复习专题：磁场及带电粒子在磁场中的运动

01知识点

02典型模型

03典型方法

04实例分析

05知识迁移

一、知识点

序号

知识点名称

是否高频考点

1

磁场的性质

2

安培力

是

3

带电粒子在磁场中的运动

是

4

洛伦兹力与现代科技

二、典型模型

序号

名称

示例

1

常见的磁场

磁体

直线电流的磁场

通电螺线管的磁场

环形电流的磁场

地磁场

2

有界磁场

直线边界

平行边界

圆形边界

在多边形边界或角形区域磁场

3

洛伦兹力与现代科技

示波器

磁约束

洛伦兹力演示仪

三、典型方法

序号

名称

情景图示例

1

平移圆

2

放缩圆

3

旋转圆

四、实例分析

考点一、安培定则与磁感应强度的叠加

方法指导：(1)确定磁场场源，如通电导线．

(2)定位空间中需要求解磁场的点，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．如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN.

(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁场．

例1如图，现有两根通电长直导线分别固定在正方体的两条边和BC上且彼此绝缘，电流方向分别由B流向、由B流向C，两通电导线中的电流大小相等，在A点形成的磁场的磁感应强度大小为，已知通电长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为其中k为常数，I为电流大小，r为该位置到长直导线的距离，则D点的磁感应强度大小为（）

A． B． C． D．

答案A

解析设正方体棱长为L，通电导线中的电流大小为I，两条边BB和BC上通电导线在A点产生的感应强度大小均为。方向分别沿AD方向和AA方向，互相垂直。则A点磁感应强度大小为。D点的磁感应强度大小为

考点二、安培力作用下的力学问题

方法指导：(1)选定研究对象：通电导线(或通电导体棒)。

(2)变三维为二维：画出平面受力图，其中F⊥B，F⊥I。

(3)根据力的平衡条件或牛顿运动定律列方程。

例2如图所示，U形金属杆上边长为，质量为，下端插入导电液体中，导电液体连接电源，金属杆所在空间有垂直纸面向里的匀强磁场。

（1）若插入导电液体部分深，闭合电键后，金属杆飞起后，其下端离液面高度，设杆中电流不变，求金属杆离开液面时速度大小和金属杆中的电流有多大；

（2）若金属杆下端刚与导电液体接触，改变电动势的大小，通电后金属杆跳起高度，通电时间，求通过金属杆截面的电荷量。

答案（1），4A；（2）0.085C

解析（1）对金属杆，跳起的高度为，竖直上抛运动由运动学关系式，解得。通电过程金属杆收到的安培力大小为，由动能定理得，解得。

（2）对金属杆，通电时间，由动量定理有，由运动学公式，通过金属杆截面的电荷量，联立解得。

考点三、直线有界磁场

例3在如图所示的平面内，分界线SP将宽度为L的矩形区域分成两部分，一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场，另一部分充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，SP与磁场左右边界垂直。离子源从S处射入速度大小不同的正离子，离子入射方向与磁场方向垂直且与SP成30°角。已知离子比荷为k，不计重力。若离子从Р点射出，设出射方向与入射方向的夹角为θ，则离子的入射速度和对应θ角的可能组合为（）

A.kBL，0° B.kBL，0° C.kBL，60° D.2kBL，60°

答案BC

解析若粒子通过下部分磁场直接到达P点，如图根据几何关系则有，，可得根据对称性可知出射速度与SP成30°角向上，故出射方向与入射方向的夹角为θ=60°。当粒子上下均经历一次时，如图因为上下磁感应强度均为B，则根据对称性有。根据洛伦兹力提供向心力有，可得。此时出射方向与入射方向相同，即出射方向与入射方向的夹角为θ=0°。通过以上分析可知当粒子从下部分磁场射出时，需满足（n=1，2，3……），此时出射方向与入射方向的夹角为θ=60°；

当粒子从上部分磁场射出时，需满足（n=1，2，3……），此时出射方向与入射方向的夹角为θ=0°。故可知BC正确，AD错误。故选BC。

考点四、圆形有界磁场

例4如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，点处于一条水平线上，且。在A处有一个粒子源，竖直向上同时射出速率不同的同种带电粒子，粒子经过以O为圆心、r为半径的圆周上各点。已知粒子质量为m，电荷量的绝对值为q，不计粒子重力和粒子间相互作用力，则（）

A．粒子带负电荷

B．到达C和到达D处的粒子的速率比1∶4

C．粒子到达圆周所需的最短时间为

D．最先到达圆周的粒子的速度大小为

答案AD

解析A．由左手定则得，粒子带负电，选项A正确；

B．由洛伦兹力提供向心力得；由几何关系得；联立解得选