2025版高考物理二轮复习 教师用书 第一部分 专题三 电场和磁场 第9讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动.docxVIP

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第9讲磁场及带电粒子在磁场中的运动

1.（多选）（2024·福建高考6题）将半径为r的铜导线半圆环AB用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上，AB置于垂直于纸面向外的大小为B的磁场中，现给导线通以自A到B大小为I的电流，则（）

A.通电后两绳拉力变小 B.通电后两绳拉力变大

C.安培力为πBIr D.安培力为2BIr

解析：BD根据左手定则可知，通电后半圆环AB受到的安培力竖直向下，根据受力分析可知，通电后两绳拉力变大，故A错误，B正确；半圆环AB所受安培力的等效长度为直径AB，则安培力大小为F＝BI·2r＝2BIr，故C错误，D正确。

2.（2024·广西高考5题）Oxy坐标平面内一有界匀强磁场区域如图所示，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。质量为m，电荷量为＋q的粒子，以初速度v从O点沿x轴正向开始运动，粒子过y轴时速度与y轴正向夹角为45°，交点为P。不计粒子重力，则P点至O点的距离为（）

A.mvqB B.

C.（1＋2）mvqB D.

解析：C粒子运动轨迹如图所示，在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝mv2r，可得粒子做圆周运动的半径r＝mvqB，根据几何关系可得P点至O点的距离LPO＝r＋rcos45°＝（1＋2）

考点一磁场的基本性质安培力

1.磁场叠加的“三个步骤”

（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，确定各个场源在这一点产生磁场的磁感应强度的大小和方向。

（3）应用平行四边形定则进行合成。

2.用准“两个定则”

（1）对电流的磁场用安培定则（右手螺旋定则），并注意磁场的叠加。

（2）对通电导线在磁场中所受的安培力用左手定则。

3.熟悉“两个等效模型”

（1）变曲为直：图甲所示的通电导线，在计算安培力的大小和判断方向时均可等效为ac直线电流。

（2）化电为磁：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁体，如图乙所示。

【例1】（2024·浙江1月选考4题）磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（）

A.图示左侧通电导线受到安培力向下

B.a、b两点的磁感应强度相同

C.圆柱内的磁感应强度处处为零

D.c、d两点的磁感应强度大小相等

答案：A

解析：由左手定则可知，题图左侧通电导线受到安培力向下，选项A正确；a、b两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B错误；磁感线是闭合的曲线，则圆柱内的磁感应强度不为零，选项C错误；由c点处的磁感线比d点密集，可知c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，选项D错误。

【例2】（2024·河北石家庄二模）如图所示，直角三角形ABC中，∠A＝30°，∠ABC＝90°，D点为AC边上的点，BD⊥AC。在A、B、D处垂直于纸面固定三根长直细导线，三根导线中的电流方向如图，电流大小相等，已知直线电流在空间某点产生的磁场与电流成正比，与该点到导线的距离成反比，为使D处的电流所受安培力为零，需加一匀强磁场，则该磁场的方向为（）

A.平行于BA向左 B.平行于AC斜向上

C.平行于CB向下 D.平行于BD斜向上

答案：A

解析：A、B处电流对D处电流的安培力如图所示，由几何关系可知AD＝3BD，根据B＝kIr，F＝BIL，可得FB＝3FA，根据几何关系可知FA、FB的合力平行于BC向上，为使D处的电流所受安培力为0，匀强磁场对该电流的安培力平行于BC向下，根据左手定则可知，匀强磁场的方向平行于BA向左。故选A

【例3】（2024·浙江温州预测）安培在研究电流之间的相互作用时，用一根硬导线弯成如图1所示形状的线圈，这线圈是由两个形状和大小相同、但电流方向相反的平面回路组成一个整体，线圈的端点A、B通过水银槽和固定支架相连，这样，线圈既可通入电流，又可自由转动，被称为无定向秤，则通电后（）

A.当处于非匀强磁场中，线圈可能会发生转动

B.当处于平行线圈平面的匀强磁场中，线圈可能会发生转动

C.当处于垂直于线圈平面的匀强磁场中，线圈可能会发生转动

D.将如图2那样的通电硬导线靠近该秤，线圈可能会发生转动

答案：A

解析：当处于平行线圈平面的匀强磁场中时，这个复杂线圈可以看成左右两个矩形线圈，而两个线圈的转向相反，作用力会相互抵消，所以在匀强磁场中不会发生转动，故B错误；当处于垂直于线圈平面的匀强磁场中时，根据左手定则可知，线圈各边所受安培力在同一平面内，因此不会发生转动，故C错误；根据以上分析可知，在磁场不垂直于线圈平面的情况下，若线圈处于非匀强磁场中，则可知线圈各边所受安培力大小不均衡，线圈将沿着所受安培力大的方