高考物理專題復習――磁場

高中物理習——磁場此部分內容為磁場，由基礎知識—專題知識組成，高考復習必備的資料！一、磁場

可編輯修改磁體是通過磁場對鐵一類物質發(fā)作用的，磁場和電場一樣，是物質存在的另一種形式，是客觀在。小磁針的指南指北表明地球是一個大磁體磁體周圍空間存在磁場；電流周圍空間也存在磁場。電流周圍空間存在磁場，電流是量運動電荷形成的，所以運動電荷周圍空間也有磁場。靜止電周圍空間沒有磁場。磁場存在于磁體、電流、運動電周圍的空間。磁場是物質存在的一種形式。磁場對磁體、電流有磁力作用。與用檢驗電荷檢驗電場存在一樣可以用小磁針來檢驗磁場的存在。如圖所示為證明通電導線周有磁場存在——奧斯特實驗，以及磁場對電流力的作用實驗。1．地磁場地球本身是一個磁體，附近存在磁場叫地磁場，地磁的南極在地球北極附近，地磁的北極在地的南極附近。2．地磁體周圍的磁場分布與條形磁鐵周圍的磁場分布情況似。3．指南針放在地球周圍的指南針靜止時能指南北，就是受到了地磁場作用的結果。4．磁偏角地球的地理兩極與地磁兩極并不合，磁針并非準確地指南或指北，其間有一個交角，叫地磁偏，簡稱磁偏角?？删庉嬓薷恼f明：地球上不同點的磁偏角的數(shù)值是同的。磁偏角隨地球磁極緩慢移動而緩變化。地磁軸和地球自轉軸的夾角約為11°。二、磁場的方向在電場中，電場方向是人們規(guī)定，同理，人們也規(guī)定了磁場的方向。規(guī)定：在磁場中的任意一點小磁針北極力的方向就是那一點的磁場方向。確定磁場方向的方法是：將一不受外力的小磁針放入磁場需測定的位置，當小磁針在該位置靜止時，小磁針N極的指向為該點的磁場方向。磁體磁場：可以利用同名磁極相斥，異名磁相吸的方法來判定磁場方向。電流磁場：利用安培定則（也叫右手螺旋定）判定磁場方向。三、磁感線在磁場中畫出有方向的曲線表示感線，在這些曲線上，每一點的切線方向都跟該點的磁場方向同。（1）磁感線上每一點切線方向該點磁場方向相同?？删庉嬓薷模?）磁感線特點磁感線的疏密反映磁場的強弱，感線越密的地方表示磁場越強，磁感線越疏的地方表示磁場弱。磁感線上每一點的切線方向就是點的磁場方向。磁場中的任何一條磁感線都是閉曲線，在磁體外部由N極到極，在磁體內部由S極到N極。以下各圖分別為條形磁體、蹄形體、直線電流、環(huán)行電流的磁場說明：①磁感線是為了形象地描述磁場在磁場中假想出來的一組有方向的曲線不是客觀存在于磁中的真實曲線。②磁感線與電場線類似，在空間能相交，不能相切，也不能中斷。四、幾種常見磁場1通電直導線周圍的磁場（1）安培定則：右手握住導線讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的向就是磁感線環(huán)繞的方向，這個規(guī)律也叫右手螺定則。（2）磁感線分布如圖所示：說明：①通電直導線周圍的磁感線是以線上各點為圓心的同心圓，實際上電流磁場應為空間圖形。②直線電流的磁場無磁極。磁場的強弱與距導線的距離有關離導線越近磁場越強，離導線越遠磁場越弱。圖中的“×”號表示磁場方向垂進入紙面示磁場方向垂直離開紙面?？删庉嬓薷?．環(huán)形電流的磁場（1安培定則讓右手彎曲的四與環(huán)形電流的方向一致直的拇指的方向就是環(huán)形導線軸線磁感線的方向。磁感線分布如圖所示：幾種常用的磁感線不同畫法。說明：環(huán)形電流的磁場類似于條形磁鐵磁場，其兩側分別是極和極。由于磁感線均為閉合曲線，所以內、外磁感線條數(shù)相等，故環(huán)內磁場強，環(huán)外磁場弱。環(huán)形電流的磁場在微觀上可看成數(shù)根很短的直線電流的磁場的疊加。3．通電螺線管的磁場（1）安培定則：用右手握住螺管，讓彎曲時四指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向是螺線管中心軸線上的磁感線方向。磁感線分布：如圖所示。幾種常用的磁感線不同的畫法。說明：4可編輯修改通電螺線管的磁場分布：外部與形磁鐵外部的磁場分布情況相同，兩端分別為N極和S極。管（邊緣除外）是勻強磁場，磁場分布由S極指極環(huán)形電流宏觀上其實就是只有一的通電螺線管，通電螺線管則是由許多匝環(huán)形電流串聯(lián)而成。因此，通電螺線管的磁場也就是這些環(huán)形電磁場的疊加。不管是磁體的磁場還是電流的磁，其分布都是在立體空間的，要熟練掌握其立體圖、縱截面、橫橫面圖的畫法及轉換。4．勻強磁場（1）定義：在磁場的某個區(qū)域，如果各點的磁感應強度大小和方向都相同，這個區(qū)域內的磁叫做勻強磁場。（2）磁感線分布特點：間距相的平行直線。（3）產生：距離很近的兩個異磁極之間的磁場除邊緣部分外可以認為是勻強磁場；相隔一定離的兩個平行放置的線圈通電時，其中間區(qū)域的場也是勻強磁場，如圖所示：五、磁感應強度1、磁感應強度為了表征磁場的強弱和方向我引入一個新的物理量磁感應強度描述磁場強弱和方向的物理用符“B表示。通過精確的實驗可以知道，當通直導線在勻強磁場中與磁場方向垂直時，受到磁場對它的力的用。對于同一磁場，當電流加倍時，通電導線到的磁場力也加倍，這說明通電導線受到的磁場力與通過它的流強度成正比。而當通電導線長度加倍時，它受到磁場力也加倍，這說明通電導線受到的磁場力與導線長也成正。對于磁場中某處來說，通電導線在該處受的磁場F與電電流強度I與線長度L乘積的比值是一個恒量，它電流強度和導線長度的大小均無關。在磁場中不同置，這個比值可能各不相同，因此，這個比值反映了磁場的強。（1）磁感應強度的定義電流元可編輯修改定義：物理學中把很短一段通電線中的電流與線長度L乘積IL叫做電流元。理解：孤立的電流元是不存在的因為要使導線中有電流，就必須把它連到電源上。（2）磁場對通電導線的作用力①內容：通電導線與磁場方向垂時，它受力的大小與I和的乘積成正比。②公式：

。說明：B為比例系數(shù)，與導線的長度電流的大小都無關。不同的磁場中，B的值是不同的B應為與電流垂直的值，即式成立條件為B直。磁感應強度定義在磁場中垂直于磁場方向通電直導線受到的安培力的作用F跟電流I和導線長度L的積IL的比，叫做通電直導線所在處的磁場的感應強度。公式：B=F/IL。（2）磁感應強度的單位在國際單位制中，B的單位是特拉TB定義式可知：1特（）=（3）磁感應強度的方向磁感應強度是矢量，不僅有大小而且有方向，其方向即為該處磁場方向。小磁針靜止時N極所的方向規(guī)定為該點的磁感應強度的方向，簡稱磁場的方向。B是矢量，其方向就是磁場方向即小磁針靜止時N極指的方向。2、磁通量磁感線和電場線一樣也是一種形描述磁場強度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點的切方向即該點的磁感應強度方向，磁感線的密疏反映磁感應強度的大小。為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感強度大小的關系，規(guī)定：在垂直磁場方向每平方米積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應強度大?。▎挝皇翘兀?shù)值同。這里應注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定任意數(shù)來畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應強度大??；向的分布，不能通可編輯修改過每平方米的磁感線數(shù)來得出磁應強度的數(shù)值。（1）磁通量的定義穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，做穿過這個面積的磁通量，用符號φ表示。物理意義：穿過某一面的磁感線數(shù)。（2）磁通量與磁感應強度的關按前面的規(guī)定穿過垂直磁場方單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應強度B，所以在勻強磁場中垂直于磁場方向的面積S上的磁通量φ=BS。若平面S不跟磁場方向垂直，則把S平面投影到垂直磁場方向上。當平面S與磁場方向平行時，φ=0公式公式：Φ=BS。公式運用的條件：a．勻強磁場；b．磁感線與平面直。（3）在勻強磁場B中，若磁感與平面不垂直，公式=BS的應為平面在垂直于磁感線方向的投影面積。此時，式中

即為面積S在垂直于磁感線方向投影，我們稱為“有效面積（3）磁通量的單位在國際單位中，磁通量的單位是伯Wb稱韋。磁通量是標量，只有大小沒有方向。(4)磁通密度可編輯修改磁感線越密的地方，穿過垂直單面積的磁感線條數(shù)越多，反之越少，因此穿過單位面積的磁通——磁通密度，它反映了磁感應強度的大小，在值上等于磁感應強度的大小B=。六、磁場對電流的作用1．安培分子電流假說的內容安培認為，在原子、分子等物質粒的內部存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個質微粒都成為微小的磁體，分子的兩側相當于個磁極。2．安培假說對有關磁現(xiàn)象的解（1）磁化現(xiàn)象：一根軟鐵棒，未被磁化時，內部各分子電流的取向雜亂無章，它們的磁場互抵消，對外不顯磁性；當軟磁棒受到外界磁場的用時，各分子電流取向變得大致相同時，兩端顯示較強的磁性用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了。（2磁體的消磁磁體的高溫或烈敲擊即激烈的熱運動或機械運動影響下分子電流取向變得雜亂無章，磁體磁性消失。磁現(xiàn)象的電本質磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，是由運動的電荷產生的。說明：①根據物質的微觀結構理論，原由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負電，外電子在庫侖引力作用下繞核高速旋轉，形成子電流。在安培生活的時代，由于人們對物質的微觀結構尚不楚，所以稱為“假說但是現(xiàn)在假設”已成為理。②分子電流假說揭示了電和磁的質聯(lián)系，指出了磁性的起源：一切磁現(xiàn)象都是由運動的電荷產的。安培力通電導線在磁場中受到的力稱為培力。3．安培力的方向——左手定則（1）左手定則伸開左手，使大拇指跟其余四個指垂直，并且都跟手掌在同一平面內，把手放入磁場，讓磁感穿過手心，讓可編輯修改伸開的四指指向電流方向，那么拇指所指方向即為安培力方向。（2）安培力F、磁感應強度B、流I三者的方向關系：，，即安培力垂直于電和磁感線所在的平面，但B與I不一定垂直。判斷通電導線在磁場中所受安培時，注意一定要用左手，并注意各方向間的關系。③若已知B、I方向，則4．電流間的作用規(guī)律

方向確定；但若已知B（或I）

方向，則I（或B）方向不確定同向電流相互吸引，異向電流相排斥。安培力大小的公式表述當B與I垂直時，F(xiàn)=BIL。當B與I成角時，，是與夾角。推導過程：如圖所示，將B分解垂直電流的B2對電流的作用等效替代，

和沿電流方向的。

，B對I的作用可用B1、5．幾點說明（1）通電導線與磁場方向垂直F=BIL最大；平行時最小F=0。（2對放入的通電導線來說外磁場的磁感應強度。（3）導線所處的磁場應為勻磁場；在非勻強磁場中，公式以把這樣的直線電流稱為直線電元

僅適用于很短的通電導線（我們（4）式中的L為導線垂直磁場向的有效長度。如圖所示，半徑為r的半圓形導線與磁場垂直置，當導線中通以電流I時，導線的等效長度，故安培力F=2BIr?？删庉嬓薷钠?、磁電式電流表1.電流表的構造磁電式電流表的構造如圖所示。蹄形磁鐵的兩極間有一個固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一可以轉動的鋁框，在鋁框上繞有線圈。鋁框的軸上裝有兩個螺旋彈簧和一個指針，線圈的兩端分別接在這兩螺旋彈簧上，被測電流經過這兩個彈簧流入線圈。2．電流表的工作原理如圖所示，設線圈所處位置的磁應強度大小為，線圈長度為，寬為d，匝數(shù)為n，當線圈中有電流I時安培力對轉軸產生力矩：，培力的大小為：F=nBIL。故安培力的力矩小為M1=nBILd。當線圈發(fā)生轉動時，不論通過電圈轉到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，安培力的力矩不。當線圈轉過角時，這時指針偏為角兩彈簧產生阻礙線圈轉動的扭轉力矩為M2，對線圈，據力矩平衡有M1=M2。設彈簧材料的扭轉力矩與偏轉角正比，且為M2=k。由nBILd=k得。其中k、n、B、d是一定的，因此有

。由此可知電流表的工作原理是針的偏角的值可以反映的大小且電流表刻度是均勻的對不同的在可編輯修改刻度盤上標出相應的電流值，這就可以直接讀取電流值了。1斜角為的光滑導軌AB上端接入一電動勢E=3V、內阻不計的電源，導軌間距為L=10cm，一個質量為m=30g，電阻R=Ω的金屬棒水平置在導軌上若導軌周圍存在著垂直于導軌平面的勻強磁場，當合開關S后金屬棒剛好靜止在導軌上，如圖所示求導軌周圍空間的磁場方向和磁感應強度的大小是多少解：合上開關S后金屬棒上有電流流，由閉合電路歐姆定律I==6A金屬棒靜止在導軌上，它受到重mg和支持力N作用，因導軌光滑，僅此二力金屬棒不可能平，它必需受到垂直于導軌平面的安培力作用才平衡，根據題意和左手定則判斷出，磁場方向垂直軌面斜向下金屬棒受到磁場的安培力沿斜面向上，如圖所示。由進一步受力分析得出若金屬平衡則受到的安培力F應與重力沿斜面向下的分量mgsinθ小相等方相反。F=mgsinθ又因為F=BIL，則可以解得B=2．如圖所示，在兩個傾角都為的光滑斜面上，各放一根相同的金屬棒，分別通有穩(wěn)恒電流I1和I2在兩通電可編輯修改金屬棒所在空間存在勻強磁場兩磁場的磁感應強度的大小相等其中B1的方向豎直向上B2的向垂直于斜面斜向上。兩金屬棒處于平衡狀態(tài)，則I1∶I2等什么3.如圖所示長60cm質量為10g金屬棍ab兩用相同的彈簧懸掛起來放在勻強磁場中感應強度為，方向垂直紙面向里，求：為使彈簧恰好不伸長，金屬棍中入的電流大小和方向當金屬棍中通以的電流，方向自，金屬棍下降1mm；若電流仍為，但方向改為自b向a，金棍下降多少（g取10m/s2）4、如圖4所示，環(huán)形金屬輕彈線圈，套在條形磁鐵中心位置，若將彈簧沿半徑向外拉，使其積增大，則穿過彈簧線圈所包圍面積的磁通量將（）可編輯修改A.增大B.減小C.不D.無法確定變化情況答案：B解析：圖5為條形磁鐵的磁場分，由于磁場的磁感線是閉合的曲線，在磁體內部是由S極指向N極在磁體外部是由N極指向S極，且在磁外的磁感線分布在磁體四周很大的空間。穿過彈簧線圈的磁感線磁體內部向上的，也有磁體外部向下的，實際穿過簧線圈的磁通量是合磁通量，即向上的磁通量與向下的磁通量差，當彈簧線圈的面積增大后，穿過彈簧線圈向上磁通量沒有變化，而向下的磁通量增大，所以合磁通量減小，選。5、如圖6所示，矩形線圈abcd的面積S＝1×10－2m2其平面與磁場方向夾角θ＝30°，此時穿線圈的磁通量Φ1＝1×10－3Wb，求：該勻強磁場的磁感應強度；線圈以邊為軸，邊向左上由圖示位置轉過60°角，求這時穿過線圈磁通量Φ2，上述過中磁通量變化了多少？若按（）中轉動方向，線圈從圖示位置轉過180°角的過程中，磁通量變化了多少？解析：首先沿著由b到a方向畫側視圖，如圖所：可編輯修改(1)設勻強磁場磁感應強度為，Φ得：(2)線圈由圖示位置轉過60°角，其線圈平面與磁場方向垂直，此時穿過線圈的磁通量為：Φ2＝BS＝×1×10－3Wb變化的磁通量為：ΔΦ＝－＝(2×10－1×10－3)Wb＝1×10－3Wb(3)設線圈在初始位置時磁通量正，為：Φ1＝1×10－3Wb翻轉180°后，穿過線圈的磁通為負，為：Φ3＝－1×10－3Wb翻轉180°的過程中磁通量的變量為：ΔΦ＝｜－｜－3Wb6、有一面積為100cm2的金屬環(huán)，電阻為Ω，環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖8所示，且磁場方向垂直于面向里，在t1到t2這段時間內，環(huán)中流過的荷量是多少解析：因為Φ＝B·S，當S一定，ΔΦ＝ΔB·S由感應電動勢為由圖象可知，在t1到t2這段時內，ΔB＝根據閉合電路歐姆定律和電流的定義可得，流過環(huán)的電荷量為7、如圖9所示，豎直放置的長導線通以恒定電流，有一矩形線框與導線在同一平面內，在下情況下線圈產生可編輯修改感應電流的是（）A.導線中電流變大B.框向右平動C.線框向下平動D.線框以ab邊為軸轉動E.線框以直導線為軸轉動答案：ABD解析：討論是否產生感應電流，分析通電導線周圍的磁場分布情況，通電導線周圍的磁感線是系列同心圓，且由內向外由密變疏，即越遠離線磁感線越疏。對A選項，因增大而引起導線圍的磁場磁感應強度增大，故A正確。對B選項，因離開直導線方向越，磁感線分布越疏（如圖乙所示此線框向右平動時，穿過框的磁通量變小，故B正確。對C選項，由乙圖可知線框向下動時穿過線框的磁通量不變，故C錯。對D選項可用一些特殊位置來析，當線框在如圖乙所示位置時，穿過線框的磁通量很大，當框轉90°，穿過線框的磁通量最?。害?，因此可以判定線框以軸轉時磁通量一定變化，故D正確。對E選項，先畫出俯視圖（如圖圖可看出線框繞直導線轉動時，在任何一個位置穿過線框磁感線條數(shù)不變，因此無感應電流，故E錯。8、在做奧斯特實驗時，下列操中現(xiàn)象最明顯的是（）．沿電流方向放置磁針，使磁針導線的延長線上．沿電流方向放置磁針，使磁針導線的正下方．電流沿南北方向放置在磁針的上方．電流沿東西方向放置在磁針的上方解析：將導線沿南北方向放置在磁場中處于靜止狀態(tài)的磁針的正上方，通電時磁針發(fā)生明顯的轉，是由于南北方向放置的電流的正下方的磁恰好是東西方向?？删庉嬓薷拇鸢福篊總結升華：做本實驗時，首先要慮到地磁場的影響。若導線東西放置，小磁針有可能不偏轉，致實驗失敗。9、家用照明電路中的火線和零是相互平行的，當用電器工作火線和零線都有電流時，它們將）A．相互吸引B．一會兒吸引，一會兒排斥C．相互排斥D．彼此不發(fā)生相互作用解析：火線與零線雖然都連接用器，且相互平行，但是當用電器正常工作時，流過它們的電流向相反，并且時刻相反。再根據電流產生磁場磁場對電流有作用力來判斷，因通過火線和零線的電流方向總相反的，根據平行導線中通以同向電流時相互吸引通以反向電流時相互排斥的結論可以得出C選項正確。答案：C總結升華：解此題的關鍵：一是電器正常工作時，通過火線和零線的電流方向總是相反的；二要掌握電流間相互作用的規(guī)律。10、磁感應強度為矢量，它可以解為幾個分量。如果北半球某處地磁場的磁感應度大小為B，與水平方向的夾角為，那么該處地磁場的磁感強度的水平分量和豎直分量各為多大？如果地理南、北極和地磁北、南是重合的，那么在赤道上空磁場的豎直分量是多大在極地上地磁場的水平分量是多大？解析：本題從矢量角度考查了磁感應強度的理解。（1）因為磁感應強度大小為B，水平方向的夾角為，以地磁場的磁感應強度的水平分量和直分量分別為：；

；（2）在赤道上空，因為答案）

，故有；在極地上空因為（2）

，故有?？偨Y升華：磁感應強度的合成與分解應該遵矢量的平行四邊形法則。為了描述磁場強弱，我們引入了感應強度這個新的物理量，對磁感應強度要領的學習可以結電場強度的16可編輯修改定義來加深理解。11長10cm的通電直導線，通的流，在磁場強弱、方向都一樣的空勻強磁場）中某受到的磁場力為N，則該磁場的磁感應強度為（）A．等于4TB．大或等于TC．小于或等于4TD．上說法都錯誤解析：本題較深層次地考查了對感應強度的定義式

的理解。式中電流應為垂直于磁方向的電流。題目中沒有給出導線如何放置，導線與磁場垂直，則由磁感應強度的定義式得出。導線放置時沒有與磁場垂直，此受磁場力為N，若把此導線與磁場垂直放置時，受到的磁場力大于N根據磁感應強度定義式答案：B

可知，此處磁感應強度將大于4T所以答案應選?？偨Y升華：據給定的磁場力（或感應強度）求出磁感應強度（磁場力理解公式12、下列關于磁感應強度的方向說法中，正確的是（）

成立的條件。．某處磁感應強度的方向就是一段通電導體放在該處時所受磁場力的方向．小磁針N極受磁場力的方向就該處磁感應強度的方向．垂直于磁場放置的通電導線的力方向就是磁感應強度的方向．磁場中某點的磁感應強度的方就是該點的磁場方向解析：本題考查對磁感應強度方的理解。磁場中某點磁感應強度的方向表示該點的磁場的方向磁場方向也就是小磁針N極受力的方向。但電受力的方向不代表磁感應強度和磁場方向。答案：BD總結升華：（1）磁感應強度的方向和小磁受力方向相同，但絕非電流的受力方向；17可編輯修改（2）磁場中某點磁感應強度的小和方向是確定的，和小磁針、電流的存在與否無關。13、關于磁場和磁感線的描述，列說法中正確的是（）．磁極之間的相互作用是通過磁發(fā)生的，磁場和電場一樣，也是一種客觀存在的物質．磁感線可以形象地描述各磁場強弱和方向，它每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止北極所指的方向一致．磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)到S終止的．磁感線可以用細鐵屑來顯示，而是真實存在的解析條形磁鐵內部磁感線從S極C正確磁感線是為了形象描述磁場而假設的一組有向的閉合的曲線，實際上并不存在，所以選項正確；磁場是一種客觀存在的物質，所以選A正確；磁感線每一點切線方向表示磁場方向，磁感線的疏密表示場的強弱，小磁針靜止時北極受力方向和北極指向均為磁場方，所以選正確答案：AB總結升華：磁場是一種客觀存在特殊物質，磁感線雖是假想的閉合的曲線，但可形象地描述磁的強弱和方向。應注意兩者的區(qū)別與關系。14、如圖所示，放在通電螺線管部中間處的小磁針，靜止時極指向右，試判定電源的正、負。解析：小磁針N極的指向即為該的磁場方向，所以螺線管內部磁感線由。根據安培定則可斷出電流由電源的c端流出，d端流入，故電端正極d端為極。答案：c為正極d為負極誤區(qū)警示：不要錯誤地認為螺線端引小磁針的極相當于條形磁鐵的S極，關鍵要分清線管內、外部磁感線的方向。15、關于磁通量的下列說法，正的是（）．磁通量是反映磁場強弱和方向物理量．某一面積上的磁通量是表示穿此面積的磁感線的總條數(shù)18可編輯修改．在磁場中所取的面積越大，該上磁通量越大．穿過任何封閉曲面的磁通量一為零解析：磁通量Φ是磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的積，即Φ=BS，亦表示穿過磁場中面積磁感線的總條數(shù)，Φ只有大小，沒有向，是標量。由此可知選項錯誤，B正確。磁通量Φ的大小由B共同決，所以面積大，Φ不一定大，由此可知選項C錯誤。由于磁感線是閉合曲線，所以只要有磁感線穿入封閉曲面，一個球面，則該磁感線必從該曲面穿出，由此可知選項D正確答案：BD誤區(qū)警示：在該題中誤選A是為沒有理解磁通量是標量，它的大小反映穿過某一面積的磁感線數(shù)，而在單位面積上穿過的磁感線條數(shù)的多少表示磁場強弱；如果只注意決定磁通量大小因素之一的面積，視另外因素，如磁感應強度及磁場方向和面積間的角，將會誤選。16、如圖所示線圈平面與水平方成角，磁感線豎直向下，設磁感應強度為B，線圈面積為S，穿過線圈的磁通量Φ=________。解析：線圈平面abcd與磁感應度B方向不垂直，不能直接用Φ=BS計算，處理時可以用不同的法。方法一：把S投影到與B垂直的向，即水平方向，如圖中故。

，，方法二：把B分解為平行于線圈面的分量顯然不穿過線圈，且

和垂直于線圈平面的分量，故

。

，答案：總結升華：在應用Φ=BS計算磁量時，要特別注意這個條件，根據實際情況選擇不同的方。17、如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導線，懸掛于線圈上方，與線圈軸線均處于豎直平面，為使MN垂直紙面19可編輯修改向外運動，可以（）．將a端接在電源正極，b、d接在電源負極．將b端接在電源正極，a、c接在電源負極．將a端接在電源正極，b、c接在電源負極．將a端接在交流電源的一b、d接在交流電源的另一端解析：本題主要考查兩個方面知：電流的磁場和左手定則。要求直桿MN垂直紙面向外運動，把桿所在處的磁場方向和直桿中電流畫出來，得A正確。若使a、c兩端（或b兩端）的電勢相對于另一、d或a、c的電勢的高低做同步變化，線圈磁與電流方向的關系跟上述兩種情況一樣，故也正確。答案：ABD總結升華：安培定則、左手定則往同時應用。應特別注意，安培定則是判斷電流的磁場方向，稱右手螺旋定則，而左手定則是用左手判斷電的受力情況的。18、如圖所示，導線abc為垂直線，其中電流為I，ab=bc=L導線所在的平面與勻強磁場垂直勻強磁場的磁感應強度為B，求導線abc所受安培的大小和方向。解析：方法一：ab段所受的安培力大Fab=BIL方向向右bc段所受的安培力大小Fbc=BIL，方向向，所以該導線所受安培力為這兩個力的合力，圖所示，，方向沿∠abc的角平分線向上。20方法二：abc受安培力等效于ac（有a→c的流）所受的安培力，即判斷為在紙面內垂直于ac斜向。

可編輯修改L，方向同樣由等效電流ac答案：

方向沿∠abc的角平分線向上總結升華：對安培力公式

的正確理解是分析本題的關鍵。題中既可分段求解，然后求合力，又可采用等效方法直接求解。兩種方比較，第二種較簡單、直觀。19、質量為m=kg的通電細桿ab于傾角為

的平行放置的導軌上，導軌的寬d=，桿ab與軌間的動摩擦因數(shù)μ=，磁感應強度B=2T的強磁場與導軌平面垂直且方向向下，如圖所示?，F(xiàn)調節(jié)滑動變器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動，通過ab桿電流范圍為多少？解析：桿ab中的電流為a到b所受的安培力方向平行于導軌向上。當電流較大時，導體有向上運動趨勢，所受靜摩擦力向下；當靜摩擦力達最大時，磁場力為最大值F1此時通過的電流最大為Imax；同理，當電流最小時，應該是導體受向上的靜摩擦，此時的安培力為，電流為Imin。正確地畫出兩種情況下的受力圖由平衡條件列方程求解。根據第一幅受力圖列式如下：；，。解上述方程得：Imax=A。根據第二幅受力圖，得：，；21可編輯修改，。解上述方程得：Imin=A。答案：A≤I≤A總結升華：必須先將立體圖轉換為平面圖，后對物體進行受力分析，要注意安培力方向的確定。最后根平衡條件或物體的運動狀態(tài)列出方程。注意靜摩擦力可以有不同的方向因而求解結果是一個范圍。八、洛倫茲力運動電荷在磁場中所受的力叫做倫茲力。1．洛倫茲力與安培力的關系（1）安培力是洛倫茲力的宏觀現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋。電流是帶電粒子定向運動成的，通電導線在磁場中受到磁場力（安培力）作用，提示了帶電粒子的定向運動的電荷數(shù)。（2）大小關系：2．洛倫茲力的方向——左手定

，式中的是導體中的定向運動電荷數(shù)。伸開左手，使拇指與其余四個手垂直，并且都與手掌在同一個平面內，讓磁感線從掌心進入，使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。負電荷力的方向與正電荷受力的方向相反。3．洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小用公式

來計算，其中為電荷速度方向磁感應強度方向的夾角。當運動電荷運動方向與磁感應強方向垂直時F=qvB；當運動電荷運動方向與磁感應強方向平行時F=0；（3）當電荷在磁場中靜止時F=0。4．洛倫茲力公式F=qvB的另一推導可編輯修改設導體內單位長度上自由電荷數(shù)n自由電荷的電荷量為q定向移動的速度為v，設長度為L的導線中的自由電荷在t時間內全部通過截面A如圖所示，設通過的電荷量為Q，有Q=nqL=nq·vt。又因為，，故。力

安培力可以看作是作用在每個運電荷上的洛倫茲力的合力，這段導線中含有的運動電荷數(shù)目為n，所以洛倫茲。5.洛倫茲力的方向（1）洛倫茲力的方向可由左手則判定，決定洛倫茲力方向的因素有三個：電荷的電性（正、負度方、磁感應強度的方向。當電荷一定即電性一定時，其他兩個因素，如果只讓一個因素的方向相反，則洛倫茲力向必定相反；如果同時讓兩個因素的方向相反，則洛倫茲力方將不變。在電荷的運動方向與磁場方向垂時，由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場方向垂直，與電荷的運動方向垂直，即洛倫茲力垂直于v和B兩者決定的平面。電荷運動的方向v和B不一定垂，但洛倫茲力一定垂直于磁感應強度B和速度v的方向。6．應用洛倫茲力公式應注意的題公式F=qvB僅適用于v⊥B的情，式中的電荷相對于磁場的運動速度。當電荷的運動方向與磁場方向相或相反，即B平時，由實驗可知F=0。所以只有當B不行時，運動電荷才受洛倫茲力。當荷運動方向與磁場方向夾角為時，電荷所受洛倫茲力的計算式為F=Bqvsin。（3）當v=0時，F(xiàn)=0。即磁場靜止的電荷無作用力，磁場只對運動電荷有作用力。這與電場對中的靜止電荷或運動電荷總有電場力作用是不的。7．洛倫茲力與安培力、電場力何區(qū)別和聯(lián)系（1）洛倫茲力與安培力的關系23可編輯修改洛倫茲力是單個運動電荷在磁場受到的力，而安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受到洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)；盡管安培力是自由電荷定向移動受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能認為安培力就簡單地于所有定向移動電荷所受洛倫茲力的和，一般有當導體靜止時才能這樣認為；洛倫茲力恒不做功，但安培力卻以做功。可見安培力與洛倫茲力既有緊密關、不可分割的聯(lián)系，也有顯著的區(qū)別。（2）洛倫茲力與電場力的比較這兩種力是帶電粒子在兩種不同場中受到的力，反映了磁場和電場都有力的性質，但這兩種力區(qū)別也是十分明顯的。洛倫茲力

電場力僅在運動電荷的速度方向與B不行時帶電粒子只要處在電場中定受到電場作用對象大小、方向特點

動電荷才受到洛倫茲力F=qvBsin，方向與垂直，與垂，用左手定則判斷洛倫茲力永不做功

力F=qE，F(xiàn)的方向與E同向或反向電場力可做正（或負）功九、電視機顯像管的工作原理1．構造電視機顯像管由電子槍、偏轉線和熒光屏三部分組成，如圖所示。2．原理陰極發(fā)射電子，經過偏轉線圈（轉線圈產生的磁場和電子運動方向垂直）電子受洛倫茲力發(fā)生轉，偏轉后的電子打在熒光屏上，使熒光屏發(fā)。3．掃描可編輯修改在電視機顯像管的偏轉區(qū)有兩對圈，叫做偏轉線圈，偏轉線圈中通入大小、方向按一定規(guī)律變的電流，分別在豎直方向和水平方向產生偏轉場，其方向、強弱都在不斷地變化，因此電子束打在熒光屏上光點就像下圖那樣不斷移動，這種電視技術叫做掃。4．工作過程電視機顯像管發(fā)射電子，在加速場中被加速后進入偏轉磁場。在偏轉磁場的作用下，電子束在光屏上掃描。電子束從最上一行到最下一行掃一遍，叫做一場，電視機中每秒要進行50場掃描，加上人的視覺暫留以我們感到整個熒光屏都在發(fā)光。十、帶電粒子在勻強磁場中的運1．運動軌跡帶電粒子（不計重力）以一定的度入磁感應強度為的勻強磁場中：當v時，帶電粒子將做勻速線運動；當v時，帶電粒子將做勻速周運動；當v與B的夾角為θ（θ≠0°，90°，180°時，帶電粒子將做等螺距的螺旋線運動。2．軌道半徑和周期（時）如圖所示帶電粒子以速度v垂磁場方向入射，在磁場中做勻速圓周運動帶電粒子的質量m所帶的電荷量為q。（1）軌道半徑：由于洛倫茲力供向心力，則有

，得到軌道半徑。25可編輯修改（2）周期：由軌道半徑與周期間的關系說明：

可得周期。①由公式

知，在勻強磁場中，做勻速圓周動的帶電粒子，其軌道半徑跟運動速率成正比。要注重對軌半徑的組合理解和變式理解，例是帶電粒子的動量，

為比荷的倒數(shù)）②由公式

知，在勻強磁場中，做勻速圓周動的帶電粒子，周期跟軌道半徑和運動速率均無關，而與比荷

成反比。十一、質譜儀1．質譜儀的作用及工作過程質譜儀是利用電場和磁場控制電運動的精密儀器，它是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重工具。其結構如甲圖所示，容器中含有電荷相同而質量有微小差別的帶電粒子。經過S1和S2之間的電場速，它們進入磁場將沿著不同的半徑做圓周運動，到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細條，叫質譜線，每一條譜線對應于一定的質量。從譜線的置可以知道圓周的半徑，如果再已知帶電粒子的電荷量，就可算出它的質量，這種儀器叫做質譜儀。2．比荷的計算如圖乙所示，設飄入加速電場的電粒子帶電荷量、質量為m，兩板間電壓為U、粒子出電場垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場。在加電場中，由動能定理得。粒子出電場時，速度。在勻強磁場26可編輯修改中軌道半徑。所以粒子質量。若粒子電荷量q也未知通過質譜儀可以求出該粒子的比荷（電荷量與質量比）十二、回旋加速器

。1．直線加速器（多級加速器）如圖所示，電荷量為q的粒子經n級速后，根據動能定理獲得的動能可以達到Ek=q(U1+U2+U3+…+Un)這種多級加速器通常叫做直線加速器目前已經建成的直線加速器有幾千米甚至幾十千米長。各加速的兩板之間用獨立電源供電，所以粒子從P2飛向P3、從P4飛P5……時不會減速。2．回旋加速器利用電場對帶電粒子的加速作用磁場對運動電荷的偏轉作用來獲得高能粒子，這些過程在回旋速器的核心部件——兩個D形盒和其間的窄縫完成，如圖所示。（1）磁場的作用：帶電粒子以一速度垂直磁場方向進入勻強磁場后，并在洛倫茲力作用下做速圓周運動，其周期和速率、半徑均無關（入電場中加速。

帶電粒子每次進入D形盒都動相等的時間（半個周期）后平行電場方向進電場的作用：回旋加速器的兩個盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩D形盒正對面的勻強電場，帶電粒子經過該區(qū)域時被速。交變電壓：為了保證帶電粒子每經過窄縫時都被加速，使之能量不斷提高，須在窄縫兩側加跟帶電粒子在D形盒中運動周期相同的交變壓。27（4）帶電粒子的最終能量當帶電粒子的速度最大時，其運半徑也最大，由牛頓第二定律則，帶電粒子的最終動能。

可編輯修改，得，若形盒的半徑R說明：由上式可以看出，要使粒射出的動能Ekm大，就要使磁場的磁感應強度B以及D形盒半徑R大，而與加速電壓U的大小無關（≠020、質子（）和

粒子（）從靜止開始經相的電勢差加速后垂直進入同一勻強磁場做圓周運動，則這兩個粒子的動能之比Ek1∶Ek2=______________道徑之比r1期之比。思路點撥：本題考查了帶電粒子電場加速后進入勻強磁場做勻速圓周運動的問題。解析：粒子在電場中加速時，只電場力做功，由動能定理得。故Ek1（q1U）∶（q2U）=q1∶q2=1∶2由

得。又由牛頓第二定律，粒子在磁感強度為的強磁場中做圓周運動，則。故圓周半徑。所以。粒子做圓周運動的周期。故答案：1∶21∶1

。28可編輯修改總結升華：理解粒子的動能與電力做功之間的關系，掌握粒子在勻強磁場中做圓周運動的軌道徑和周期公式是解決此題的關鍵。21、一個負離子，質量為m，電量大小為q，速率v直于屏S經過小孔O射入存在著勻強磁的真空室中，如圖甲所示。磁感應強度B的方向與子的運動方向垂直，并垂直于圖中紙面向里。求離子進入磁場后到達屏S上時的位置與的距離。如果離子進入磁場后經過時間t到達位置P，證明：直線OP與離子入射方向之間的夾角跟t的關系是。解析：（1）離子的初速度與勻強磁場方向垂直，在洛倫茲力作用下，做勻速圓周運動。設圓半徑為r則據牛頓第二定律可得：，解得。如圖乙所示，離子回到屏S上的置A與的距離為AO=2r，所以。（2）當離子到位置P時，圓心：因為，所以。22如圖所示，一束電子（電荷為）以速度v直射入磁感應強度為B，寬度為d的勻強磁場中穿過磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角為30°則電子的質量______________，穿入磁場的時間是________________29可編輯修改解析：電子在磁場中運動，只受倫茲力作用，故其軌跡是圓弧的一部分，又因F洛⊥v，故圓在電子穿入和穿出磁場時受到洛倫茲力方向的點上，如圖中點由幾何知識可知，sin30°=2d，又由r=mv/Be得

所對圓心角為半徑r。r=dm=2dBe/v。由于

所對圓心角是30°，因此穿過場區(qū)域的時間，由于，故。答案：總結升華：對帶電粒子的勻速圓運動的求解，關鍵是畫出勻速圓周運動的軌跡，利用幾何知識出圓心及相應的半徑，從而找到圓弧所對應的心角。23一磁場寬度為L，磁感應強度B，圖所示，一電荷質量為m，帶電荷量為－q，不計重力，以一速度（方向如圖）射入磁場。若不使其從右邊界飛，則電荷的速度應為多大？思路點撥：這是一道帶電粒子在界磁場中的極值問題。若要粒子不從左邊界飛出，則當達到最速度時，半徑最大，此時運動軌跡如圖所示，軌跡恰好和右邊界相切。可編輯修改解析：由幾何關系可求得最大半，即.所以。由牛頓第二定律得Bqv=mv2/r。所以。答案：總結升華：解答此類問題的關鍵畫出粒子的軌跡，定出圓心，并根據粒子進入磁場時的初始條和射出條件找到極值（邊界）條件。確定半徑要用到幾何知識，且根據邊角關系來確定。24、如圖甲所示，在x軸的上方）存在著垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為。在點O一個離子源向x軸上方的各個方向發(fā)射出質為m，荷量為q正離子，速率都為v，對那些在xy平面內動的離子，在磁場中可能到達的最大值為x=________，y=________思路點撥：不知道哪些離子將打最遠是本題解答錯誤的一個重要原因。解析：根據左手定則可以判斷出正離子在勻強磁場中做勻速圓周運動，其偏轉方向為順時針方，射到y(tǒng)上最遠的離子是沿x軸負方向射出離子。而射到x上最遠的離子是沿軸正方向射出的離子。兩束離子可能到達的最大x、y值恰好是圓周的直，如圖乙所示。答案：總結升華：①粒子在磁場中做勻圓周運動時到達的最遠點在以入射點為圓心，以軌道的直徑為徑的圓周上。②邊界上的入射狀態(tài)或某些特殊射方向，往往決定著帶電粒子的運動范圍（或邊界題中沿x負方向射入的粒子和沿著y