新高考物理二輪復(fù)習(xí)專題3.3 磁場(chǎng)的性質(zhì)（精講卷）（含解析）

高考物理二輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新高考專用）專題三電場(chǎng)和磁場(chǎng)（講）3.3磁場(chǎng)的性質(zhì)一、考情分析近3年考情分析考點(diǎn)要求等級(jí)要求考題統(tǒng)計(jì)202220212020磁場(chǎng)的疊加Ⅱ2022·上海卷·T172022·上海卷·T152022·全國(guó)乙卷·T182021·浙江1月卷·T82021·全國(guó)甲卷·T162021·福建卷·T62020·浙江7月卷·T92020·浙江1月卷·T11磁場(chǎng)的性質(zhì)及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用Ⅱ2022·北京卷·T112022·江蘇卷·T32022·湖南卷·T32022·浙江1月卷·T32022·全國(guó)甲卷·T252021·重慶卷·T92021·廣東卷·T52021·湖北卷·T92021·浙江省6月卷·T72020·全國(guó)=3\*ROMANIII卷·T142020·海南卷·T6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)Ⅱ2022·重慶卷·T52022·北京卷·T142022·北京卷·T72022·海南卷·T72022·廣東卷·T72022·全國(guó)甲卷·T182022·江蘇卷·T132021·浙江省6月卷·T152020·全國(guó)=1\*ROMANI卷·T18帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界、極值、多解問(wèn)題Ⅱ2022·遼寧卷·T82022·浙江6月卷·T152021·北京卷·T122021·全國(guó)乙卷·T162021·海南卷·T132020·全國(guó)=3\*ROMANIII卷·T182020·天津卷·T72020·全國(guó)=2\*ROMANII卷·T24考情總結(jié)縱觀近幾年高考，涉及磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)的題目每年都有，命題形式以選擇題單獨(dú)命題為主，也有計(jì)算題形式的考查，從命題的知識(shí)點(diǎn)來(lái)看，對(duì)與洛倫茲力有關(guān)的帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的考查最多，其次是與安培力有關(guān)的通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的加速或平衡問(wèn)題及磁場(chǎng)的疊加問(wèn)題．應(yīng)考策略備考應(yīng)加強(qiáng)帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)與電場(chǎng)的組合及與安培力相關(guān)的力學(xué)問(wèn)題的訓(xùn)練，關(guān)注學(xué)生綜合分析能力和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力的培養(yǎng)．二、思維導(dǎo)圖三、講知識(shí)磁場(chǎng)的性質(zhì)及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（1）．安培力大小(1)當(dāng)I⊥B時(shí)，F(xiàn)＝BIL.(2)當(dāng)I∥B時(shí)，F(xiàn)＝0.注意：①當(dāng)導(dǎo)線彎曲時(shí)，L是導(dǎo)線兩端的有效直線長(zhǎng)度(如圖所示)．②對(duì)于任意形狀的閉合線圈，其有效長(zhǎng)度均為零，所以通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力的矢量和為零．（2）．安培力方向用左手定則判斷，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B與I決定的平面．(3)帶電粒子在磁場(chǎng)中的受力情況①磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷有力的作用，對(duì)靜止的電荷無(wú)力的作用。磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力叫洛倫茲力。②洛倫茲力的大小和方向：其大小為F＝qvBsinθ，注意：θ為v與B的夾角。F的方向由左手定則判定，四指的指向應(yīng)為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。(4)洛倫茲力做功的特點(diǎn)由于洛倫茲力始終和速度方向垂直，所以洛倫茲力不做功。(3)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)類型①勻速直線運(yùn)動(dòng)：當(dāng)v∥B時(shí)，帶電粒子以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)。②勻速圓周運(yùn)動(dòng)：當(dāng)v⊥B時(shí)，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度大小做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(5)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)是畫(huà)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，需要的物理知識(shí)是左手定則、向心力公式qvB＝meq\f(v2,R)、軌跡半徑的表達(dá)式R＝eq\f(mv,qB)、周期的表達(dá)式T＝eq\f(2πR,v)或T＝eq\f(2πm,qB)；需要的數(shù)學(xué)知識(shí)是直角三角形的三角函數(shù)關(guān)系、勾股定理，一般三角形的正弦定理，圖中所涉及的不同三角形間的邊角關(guān)系等。(6)粒子在直線邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，一要利用好其中的對(duì)稱性：從一直線邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的粒子，從同一直線邊界射出時(shí)，射入和射出具有對(duì)稱性；二要充分利用粒子在直線邊界上的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)速度方向和向心力的方向是垂直的。四、講重點(diǎn)重點(diǎn)1磁場(chǎng)的疊加.磁場(chǎng)的疊加問(wèn)題的求解秘籍（1）確定磁場(chǎng)場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線．（2）根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周?chē)鸥芯€的方向。（3）磁場(chǎng)中每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向。（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，多個(gè)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加時(shí)，合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各通電導(dǎo)體單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。2.定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向．如圖所示為M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)．重點(diǎn)2磁場(chǎng)的性質(zhì)及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1.安培力大小和方向方向左手定則大小直導(dǎo)線F＝BILsinθθ＝0時(shí)F＝0，θ＝90°時(shí)F＝BIL導(dǎo)線為曲線時(shí)等效為ac直線電流受力分析根據(jù)力的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律列方程二級(jí)結(jié)論同向電流相互吸引，反向電流相互排斥2.同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。3.求解磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用力的注意事項(xiàng)(1)掌握安培力公式：F＝BIL(I⊥B，且L指有效長(zhǎng)度)。(2)用準(zhǔn)“兩個(gè)定則”①對(duì)電流的磁場(chǎng)用安培定則(右手螺旋定則)，并注意磁場(chǎng)的疊加性。②對(duì)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力用左手定則。(3)明確兩個(gè)常用的等效模型①變曲為直：圖甲所示通電導(dǎo)線，在計(jì)算安培力的大小和判斷方向時(shí)均可等效為ac直線電流。②化電為磁：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管可等效為條形磁鐵，如圖乙。4．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題的分析思路(1)選定研究對(duì)象；(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫(huà)出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I，如圖所示．(3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解．重點(diǎn)3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基本思路(1)畫(huà)軌跡：確定圓心，用幾何方法求半徑并畫(huà)出軌跡．(2)找聯(lián)系：軌跡半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期相聯(lián)系．(3)用規(guī)律：利用牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周期公式和半徑公式．基本公式qvB＝meq\f(v2,r)重要結(jié)論r＝eq\f(mv,qB)，T＝eq\f(2πm,qB)，T＝eq\f(2πr,v)圓心的確定(1)軌跡上的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的速度垂線的交點(diǎn)為圓心，如圖(a)；(2)軌跡上入射點(diǎn)速度垂線和兩點(diǎn)連線中垂線的交點(diǎn)為圓心，如圖(b)；(3)沿半徑方向距入射點(diǎn)距離等于r的點(diǎn)，如圖(c)．(當(dāng)r已知或可算)半徑的確定方法一：由物理公式求．由于Bqv＝eq\f(mv2,r)，所以半徑r＝eq\f(mv,qB)；方法二：由幾何關(guān)系求．一般由數(shù)學(xué)知識(shí)(勾股定理、三角函數(shù)等)通過(guò)計(jì)算來(lái)確定.時(shí)間的求解方法一：由圓心角求．t＝eq\f(θ,2π)·T；方法二：由弧長(zhǎng)求．t＝eq\f(s,v).軌跡圓的幾個(gè)基本特點(diǎn)(1)粒子從同一直線邊界射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)時(shí)，入射角等于出射角．(如圖甲，θ1＝θ2＝θ3)(2)粒子速度方向的偏轉(zhuǎn)角等于其軌跡的對(duì)應(yīng)圓心角．(如圖甲，α1＝α2)(3)沿半徑方向射入圓形磁場(chǎng)的粒子，出射時(shí)亦沿半徑方向，如圖乙．(兩側(cè)關(guān)于兩圓心連線對(duì)稱)臨界問(wèn)題(1)解決帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題，關(guān)鍵在于運(yùn)用動(dòng)態(tài)思維，尋找臨界點(diǎn)，確定臨界狀態(tài)，根據(jù)粒子的速度方向找出半徑方向，同時(shí)由磁場(chǎng)邊界和題設(shè)條件畫(huà)好軌跡，定好圓心，建立幾何關(guān)系．(2)粒子射出或不射出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài)是粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與磁場(chǎng)邊界相切.多解成因(1)磁場(chǎng)方向不確定形成多解；(2)帶電粒子電性不確定形成多解；(3)速度不確定形成多解；(4)運(yùn)動(dòng)的周期性形成多解.1．基本公式：qvB＝meq\f(v2,r)重要結(jié)論：r＝eq\f(mv,qB)，T＝eq\f(2πm,qB)，T＝eq\f(2πr,v)2．基本思路(1)畫(huà)軌跡：確定圓心，用幾何方法求半徑并畫(huà)出軌跡．(2)找聯(lián)系：軌跡半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和周期相聯(lián)系．(3)用規(guī)律：利用牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周期公式和半徑公式．3．軌跡圓的幾個(gè)基本特點(diǎn)(1)粒子從同一直線邊界射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)時(shí)，入射角等于出射角．如圖，θ1＝θ2＝θ3.(2)粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)速度方向的偏轉(zhuǎn)角等于其軌跡的圓心角．如圖，α1＝α2.(3)沿半徑方向射入圓形磁場(chǎng)的粒子，出射時(shí)亦沿半徑方向，如圖甲．(4)磁場(chǎng)圓與軌跡圓半徑相同時(shí)，以相同速率從同一點(diǎn)沿各個(gè)方向射入的粒子，出射速度方向相互平行．反之，以相互平行的相同速率射入時(shí)，會(huì)從同一點(diǎn)射出(即磁聚焦現(xiàn)象)，如圖乙．4．半徑的確定方法一：由物理公式求．由于Bqv＝eq\f(mv2,R)，所以半徑R＝eq\f(mv,qB)；方法二：由幾何關(guān)系求．一般由數(shù)學(xué)知識(shí)(勾股定理、三角函數(shù)等)通過(guò)計(jì)算來(lái)確定．5．時(shí)間的確定方法一：由圓心角求．t＝eq\f(θ,2π)T；方法二：由弧長(zhǎng)求．t＝eq\f(s,v).6．臨界問(wèn)題(1)解決帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題，關(guān)鍵在于運(yùn)用動(dòng)態(tài)思維，尋找臨界點(diǎn)，確定臨界狀態(tài)，根據(jù)粒子的速度方向找出半徑方向，同時(shí)由磁場(chǎng)邊界和題設(shè)條件畫(huà)好軌跡，定好圓心，建立幾何關(guān)系．(2)粒子射出或不射出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài)是粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與磁場(chǎng)邊界相切．7.幾個(gè)模型基本思路圖例說(shuō)明圓心的確定①與速度方向垂直的直線過(guò)圓心②弦的垂直平分線過(guò)圓心③軌跡圓弧與邊界切點(diǎn)的法線過(guò)圓心P、M點(diǎn)速度垂線交點(diǎn)P點(diǎn)速度垂線與弦的垂直平分線交點(diǎn)某點(diǎn)的速度垂線與切點(diǎn)法線的交點(diǎn)半徑的確定利用平面幾何知識(shí)求半徑常用解三角形法：例：(左圖)R＝eq\f(L,sinθ)或由R2＝L2＋(R－d)2求得R＝eq\f(L2＋d2,2d)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定利用軌跡對(duì)應(yīng)圓心角θ或軌跡長(zhǎng)度L求時(shí)間①t＝eq\f(θ,2π)T②t＝eq\f(L,v)(1)速度的偏轉(zhuǎn)角φ等于SKIPIF1<0所對(duì)的圓心角θ(2)偏轉(zhuǎn)角φ與弦切角α的關(guān)系：φ<180°時(shí)，φ＝2α；φ>180°時(shí)，φ＝360°－2α模型1直線邊界磁場(chǎng)直線邊界，粒子進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性(如圖所示)模型2平行邊界磁場(chǎng)平行邊界存在臨界條件(如圖所示)圖a中t1＝eq\f(θm,Bq)，t2＝eq\f(T,2)＝eq\f(πm,Bq)圖b中t＝eq\f(θm,Bq)圖c中t＝(1－eq\f(θ,π))T＝(1－eq\f(θ,π))eq\f(2πm,Bq)＝eq\f(2mπ－θ,Bq)圖d中t＝eq\f(θ,π)T＝eq\f(2θm,Bq)模型3圓形邊界磁場(chǎng)沿徑向射入圓形磁場(chǎng)必沿徑向射出，運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱性(如圖所示)r＝eq\f(R,tanθ)t＝eq\f(θ,π)T＝eq\f(2θm,Bq)θ＋α＝90°7.動(dòng)態(tài)圓模型放縮圓適用條件粒子速度方向一定，速度大小不同應(yīng)用方法以入射點(diǎn)P為定點(diǎn)，圓心位于PP′直線上，將半徑放縮作軌跡圓，從而探索出臨界條件．(軌跡圓的圓心在P1P2直線上)旋轉(zhuǎn)圓適用條件粒子的速度大小一定，半徑一定，速度方向不同應(yīng)用方法將一半徑為R＝eq\f(mv0,qB)的圓以入射點(diǎn)為圓心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而探索出臨界條件，(軌跡圓的圓心在以入射點(diǎn)P為圓心、半徑R＝eq\f(mv0,qB)的圓上)平移圓適用條件粒子的速度大小、方向均一定，入射點(diǎn)位置不同應(yīng)用方法將半徑為R＝eq\f(mv0,qB)的圓進(jìn)行平移，(軌跡圓的所有圓心在一條直線上)磁聚焦與磁發(fā)散成立條件：區(qū)域圓的半徑等于軌跡圓半徑R＝eq\f(mv,qB)帶電粒子平行射入圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如果軌跡半徑與磁場(chǎng)半徑相等，則粒子從磁場(chǎng)邊界上同一點(diǎn)射出，該點(diǎn)切線與入射方向平行磁聚焦帶電粒子從圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界上同一點(diǎn)射入，如果軌跡半徑與磁場(chǎng)半徑相等，則粒子出射方向與入射點(diǎn)的切線方向平行磁發(fā)散重點(diǎn)4帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界、極值、多解問(wèn)題1．常用結(jié)論(1)剛好能穿出磁場(chǎng)邊界的條件是粒子軌跡與邊界相切．(2)當(dāng)速度v一定時(shí)，弧長(zhǎng)(或弦長(zhǎng))越長(zhǎng)，圓心角越大，粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)．(3)當(dāng)速度大小v變化時(shí)，仍然是運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)圓心角大的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)．2．磁場(chǎng)區(qū)域最小面積的求解方法在粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析(正確畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖)的基礎(chǔ)上，借助幾何關(guān)系先確定最小區(qū)域示意圖，再利用幾何關(guān)系求有界磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積．注意對(duì)于圓形磁場(chǎng)區(qū)域：(1)粒子射入、射出磁場(chǎng)邊界時(shí)的速度的垂線的交點(diǎn)即軌跡圓圓心；(2)所求最小圓形磁場(chǎng)區(qū)域的直徑等于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的弦長(zhǎng).3．臨界問(wèn)題中的動(dòng)態(tài)圓模型(1)圖甲為大量相同粒子從某點(diǎn)O向各個(gè)方向等速發(fā)射(等速異向)，畫(huà)出某個(gè)方向粒子的軌跡圓，以O(shè)為軸“旋轉(zhuǎn)”圓，從而找到臨界條件．(2)圖乙為大量相同粒子從某點(diǎn)O向同一方向異速發(fā)射(異速同向)，按照半徑從小到大次序，畫(huà)出不同速度粒子的軌跡圓，從而找到臨界條件．(3)圖丙為大量相同粒子從不同點(diǎn)向同一方向等速發(fā)射(等速同向)，畫(huà)出某個(gè)方向粒子的軌跡圓，將該圓平移，從而找到臨界條件．重點(diǎn)1磁場(chǎng)的疊加例1：（2023屆·西南匯高三上學(xué)期開(kāi)學(xué)考試）特高壓直流輸電是國(guó)家重點(diǎn)能源工程。如圖所示，高壓輸電線上使用“abcd正方形間隔棒”支撐導(dǎo)線L1、L2、L3、L4的目的是固定各導(dǎo)線間距，防止導(dǎo)線互相碰撞，圖中導(dǎo)線L1、L2、L3、L4水平且恰好處在正四棱柱的四條棱上，abcd的幾何中心為O點(diǎn)，O點(diǎn)到導(dǎo)線的距離遠(yuǎn)小于導(dǎo)線的長(zhǎng)度。忽略地磁場(chǎng)，當(dāng)四根導(dǎo)線通有等大、同向的電流時(shí)，則（）A.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零C.L1與L2相互排斥 D.L1所受安培力的方向?yàn)閺腖1指向L2【答案】A【解析】AB．因四條導(dǎo)線中的電流相等，O點(diǎn)與四條導(dǎo)線的距離均相等，由右手定則和對(duì)稱性可知，L1在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與L3在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，L2在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與L4在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，所以四條導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于零，故A正確，B錯(cuò)誤；C．同向電流之間相互吸引，則L1與L2相互吸引，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．其余三條導(dǎo)線對(duì)L1都是吸引力，結(jié)合對(duì)稱性可知，L1所受安培力的方向?yàn)閺腖1指向L3，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。訓(xùn)1：（2023屆·安徽省卓越縣中聯(lián)盟高三上學(xué)期開(kāi)學(xué)考試）如圖所示，在空間三維直角坐標(biāo)系中過(guò)SKIPIF1<0軸上SKIPIF1<0兩點(diǎn)，沿平行于SKIPIF1<0軸方向放置兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線中均通有相等的沿SKIPIF1<0軸負(fù)方向的恒定電流SKIPIF1<0。已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周?chē)滁c(diǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度SKIPIF1<0與電流SKIPIF1<0成正比，與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離SKIPIF1<0成反比，即SKIPIF1<0。則下列描述坐標(biāo)軸上各點(diǎn)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的圖像中一定錯(cuò)誤的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】根據(jù)安培定則以及磁場(chǎng)的疊加可知，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零，圖像C一定錯(cuò)誤；在x方向，在x<-a范圍內(nèi)磁場(chǎng)方向沿-z方向，在-a<x<0范圍磁場(chǎng)方向沿+z方向，在0<x<a范圍磁場(chǎng)方向沿-z方向，在x>a范圍磁場(chǎng)方向沿+z方向，若選擇+z方向?yàn)檎较?，則圖像可能為A；若選擇-z方向?yàn)檎较?，則圖像可能為B；沿z軸方向，由疊加原理可知，O點(diǎn)的磁場(chǎng)為零，無(wú)窮遠(yuǎn)處磁場(chǎng)也為零，則從O點(diǎn)沿z軸正向和負(fù)向，磁場(chǎng)應(yīng)該先增強(qiáng)后減弱，則圖D正確。此題選擇錯(cuò)誤的選項(xiàng)，故選C。重點(diǎn)2磁場(chǎng)的性質(zhì)及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用例2：（2023屆·西南匯高三上學(xué)期開(kāi)學(xué)考試）如圖所示，由相同導(dǎo)體連接而成的正方形線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，a、b分別與直流電源兩端相接。若導(dǎo)體ab受到的安培為力F1，cd受到的安培力為SKIPIF1<0，則（）A.安培力的大小SKIPIF1<0 B.安培力的大小SKIPIF1<0C.F1與F2的方向相同 D.F1與F2的方向相反【答案】BC【解析】設(shè)ab邊電阻為r，則adcb邊電阻為3r，兩部分并聯(lián)電壓相等，由SKIPIF1<0可知，導(dǎo)體ab、cd電流為SKIPIF1<0，由SKIPIF1<0可知，導(dǎo)體ab、cd所受的安培力大小之比為SKIPIF1<0，即SKIPIF1<0兩段導(dǎo)體電流方向均向右，由左手定則可知，受到的安培力方向均向上。故選BC。訓(xùn)2：（2023屆·河北五個(gè)一名校聯(lián)盟高三上學(xué)期開(kāi)學(xué)考試）如圖所示，豎直平面內(nèi)有三根輕質(zhì)細(xì)繩，繩1水平，繩2與水平方向成SKIPIF1<0角，SKIPIF1<0為結(jié)點(diǎn)，豎直繩3的下端栓接一質(zhì)量為SKIPIF1<0、長(zhǎng)度為SKIPIF1<0的垂直于紙面放置的金屬棒。金屬棒所在空間存在豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，整個(gè)裝置處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)給金屬棒通入方向向里，大小由零緩慢增大的電流，電流的最大值為SKIPIF1<0，可觀察到繩3轉(zhuǎn)過(guò)的最大角度為SKIPIF1<0。已知重力加速度為SKIPIF1<0，則在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

A.繩1的拉力先增大后減小B.繩2的拉力先增大后減小C.繩3的拉力最大值為SKIPIF1<0D.金屬棒中電流SKIPIF1<0的值為SKIPIF1<0【答案】C【解析】AB．對(duì)整體分析，重力大小和方向不變，繩1、2彈力方向不變，根據(jù)左手定則，安培力水平向右逐漸增大，有平衡條件得，水平方向SKIPIF1<0豎直方向SKIPIF1<0則電流逐漸變大，則F1增大、F2不變，故AB錯(cuò)誤；C．當(dāng)電流增大到SKIPIF1<0時(shí)，安力與力的合力最大，即繩3的拉力最大SKIPIF1<0最大值為SKIPIF1<0故C正確；D．對(duì)金屬棒受力分析得SKIPIF1<0得SKIPIF1<0故D錯(cuò)誤。故選C。重點(diǎn)3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例3：（2023屆·湖北新高考聯(lián)考協(xié)作體高三上學(xué)期開(kāi)學(xué)考試）如圖，坐標(biāo)原點(diǎn)SKIPIF1<0有一粒子源，能向坐標(biāo)平面一、二象限內(nèi)發(fā)射大量質(zhì)量為SKIPIF1<0、電量為SKIPIF1<0的正粒子（不計(jì)重力），所有粒子速度大小相等。圓心在SKIPIF1<0，半徑為SKIPIF1<0的圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為SKIPIF1<0。磁場(chǎng)右側(cè)有一長(zhǎng)度為SKIPIF1<0，平行于SKIPIF1<0軸的光屏，其中心位于SKIPIF1<0。已知初速度沿SKIPIF1<0軸正向的粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后，恰能垂直射在光屏上，則（）A.粒子速度大小為SKIPIF1<0B.所有粒子均能垂直射在光屏上C.能射在光屏上的粒子，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)為SKIPIF1<0D.能射在光屏上的粒子初速度方向與SKIPIF1<0軸夾角滿足SKIPIF1<0【答案】AC【解析】A．由題意，初速度沿SKIPIF1<0軸正向的粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后，恰能垂直射在光屏上，有SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0A正確；B．由于所有粒子的速度大小相等，但方向不同，且離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的出射點(diǎn)距離圓心的豎直高度最大值為SKIPIF1<0，并不會(huì)垂直打在光屛上，B錯(cuò)誤；C．如圖，由幾何關(guān)系可得，運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子，對(duì)應(yīng)軌跡的圓心角為SKIPIF1<0

根據(jù)周期公式SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0C正確；D．粒子初速度方向與SKIPIF1<0軸夾角為SKIPIF1<0時(shí)，若能打在光屛下端，如圖

由幾何關(guān)系可得圓心角SKIPIF1<0即初速度與SKIPIF1<0軸夾角為SKIPIF1<0同理，粒子打在光屛上端時(shí)（圖同B），初速度與SKIPIF1<0軸夾角為SKIPIF1<0D錯(cuò)誤。故選AC。訓(xùn)3：、（2023屆·湖南三湘創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合高三上學(xué)期開(kāi)學(xué)考試）在粒子物理的研究中使用的一種球狀探測(cè)裝置的橫截面的簡(jiǎn)化模型如圖所示。內(nèi)圓區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，外圓是探測(cè)器。AB和PM分別為內(nèi)圓的兩條相互垂直的直徑，兩個(gè)粒子先后從P點(diǎn)沿徑向射入磁場(chǎng)。粒子1經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在探測(cè)器上的Q點(diǎn)，粒子2經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在探測(cè)器上的N點(diǎn)。裝置內(nèi)部為真空狀態(tài)，忽略粒子所受重力及粒子間相互作用力。下列說(shuō)法正確的是（）A.粒子2可能電子B.若兩粒子的比荷相等，則粒子1的入射速度小于粒子2的入射速度C.若兩粒子的比荷相等，則粒子1在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間小于粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間D.若減小粒子2的入射速度，則粒子2可能沿OA方向離開(kāi)磁場(chǎng)【答案】BD【解析】A．根據(jù)題意，由圖中粒子運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子2受向上的洛倫茲力，由左手定則可知，粒子2帶正電，則不可能為電子，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)題意，由洛倫茲力提供粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力有SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0由題圖可知粒子1運(yùn)動(dòng)的半徑小于粒子2運(yùn)動(dòng)的半徑，若兩粒子的比荷相等，則粒子1的入射速度小于粒子2的入射速度，故B正確；C．根據(jù)題意，設(shè)粒子的偏轉(zhuǎn)角為SKIPIF1<0，由公式SKIPIF1<0可得，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為SKIPIF1<0由題圖可知粒子1在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角大于粒子2在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角，若兩粒子的比荷相等，則粒子1在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，故C錯(cuò)誤；D．由B分析可知，若減小粒子2的入射速度，其運(yùn)動(dòng)半徑減小，粒子2可能沿OA方向離開(kāi)磁場(chǎng)，故D正確。故選BD。重點(diǎn)4帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界、極值、多解問(wèn)題例4：（2023屆·西南匯高三上學(xué)期開(kāi)學(xué)考試）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域ABCD（含邊界）內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一質(zhì)量為m、帶電量為q（q>0）的粒子從D點(diǎn)沿DC方向射入磁場(chǎng)中，粒子僅在洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)。為使粒子不能經(jīng)過(guò)正方形的AB邊，粒子的速度可能為（）A.SKIPIF