高考物理二轮复习专题三电场与磁场第二讲磁场课件（46页PPT）

(共46张PPT)
专题三　电场与磁场
第二讲　磁场
要点1　磁场　磁场力
1．知能网络
2．拓展规律
(1)求解磁场叠加问题的思路(磁场叠加)
①确定磁感线：通电导线周围磁感线的方向由安培定则确定。
②确定磁感应强度方向：磁感线上某一点的切线方向为该点磁感应强度的方向。
③应用平行四边形定则求该点磁感应强度的矢量和。
(2)“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。
要点2　带电粒子在磁场中的运动
1．知能网络
2．拓展规律
带电粒子在有界匀强磁场中运动的三个重要结论
(1)粒子从同一直线边界射入磁场和射出磁场时，入射角等于出射角(如图甲，θ1＝θ2＝θ3)。
(2)沿半径方向射入圆形磁场的粒子，出射时亦沿半径方向(如图乙，两侧关于两圆心连线OO′对称)。
(3)粒子速度方向的偏转角等于其轨迹对应的圆心角(如图甲，α1＝α2)。
热点题型1　磁场、磁场对电流的作用
[例1] (2025·广东肇庆模拟)电磁炮的原理如图所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，导轨平面内具有垂直于导轨平面的匀强磁场，带有炮弹的金属框架垂直放在导轨上，且始终与导轨保持良好接触。已知磁场的磁感应强度大小为B，电源的内阻为r，两导轨间距为L，金属框架和炮弹的总质量为m，金属框架的电阻为R。通电后，炮弹随金属框架滑行距离s后获得的发射速度为v。不计空气阻力、金属框架与导轨间的摩擦和导轨电阻，不考虑金属框架切割磁感线产生的感应电动势，下
列说法正确的是(　　)
D
解析：
[例2] (经典高考题)光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；M为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆D的一端与M固连且与镜面垂直，另一端与弹簧下端相连，PQ为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，PQ的圆心位于M的中心。使用前需调零：使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经PQ上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变，使M发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于PQ的圆心，通过读取反射光射到PQ上的位置，可
以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为k，磁场磁感应强度大小为B，线圈C的匝数为N、沿水平方向的长度为l，细杆D的长度为d，圆弧PQ的半径为r，r d，d远大于弹簧长度改变量的绝对值。
(1)若在线圈中通入的微小电流为I，求平衡后弹簧长度改变量的绝对值Δx及PQ上反射光点与O点间的弧长s；
(2)某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，PQ上反射光点出现在O点上方，与O点间的弧长为s1；保持其他条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在O点下方，与O点间的弧长为s2。求待测电流的大小。
答案：
解析：
解析：
解析：
线圈中通入微小电流后的几何关系图示
练1 (2023·江苏卷)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中。已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行。该导线受到的安培力为 (　　)
C
解析：
因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，则受安培力为Fab＝BI·2l＝2BIl，则该导线受到的安培力为2BIl，C正确。
练2 (2025·福建卷)如图所示，空间中存在两根无限长直导线L1与L2，通有大小相等，方向相反的电流。导线周围存在M、O、N三点，M与O关于L1对称，O与N关于L2对称且OM＝ON，初始时，M处的磁感应强度大小为B1，O点的磁感应强度大小为B2，现保持L1中电流不变，仅将L2撤去，N点的磁感应强度大小为 (　　)
B
解析：
热点题型2　带电粒子在有界磁场中的运动
1．解决临界和极值问题的技巧
(1)提取信息：关注题中特定的词语，如“恰好”“最大”“至少”“不相撞”“不脱离”等，挖掘隐藏的规律，寻找临界条件。
(2)边界条件：粒子恰好射出或恰好不射出磁场的临界状态是粒子运动轨迹与磁场边界相切。
(3)解题关键：运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，画好轨迹，定好圆心，建立几何关系。
2．两种极值问题的求解思路
(1)时间极值：当速度v一定时，弧长(弦长)或圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动时间越长，反之，运动时间越短。
(2)磁场区域面积极值
若磁场边界为圆形时，从入射点到出射点连接起来的线段就是圆形磁场的一条弦，以该条弦为直径的圆就是最小圆，对应的圆形磁场有最小
面积。
[例3] (多选)(经典高考题)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P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 (　　)
BC
解析：
解析：
求解带电粒子在磁场中运动多解问题的技巧
(1)分析题目特点，确定题目多解性形成原因。
(2)作出粒子运动轨迹示意图(全面考虑多种可能性)。
(3)若为周期性重复的多解问题，寻找通项式，若是出现几种解的可能性，注意每种解出现的条件。
C
解析：
解析：
粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角越大，在磁场中运动的时间越长。
解答磁场中圆周运动临界问题的三种方法
放缩
圆法 粒子入射方向确定但速率v或磁感应强度B大小变化时，以入射点为定点，作出半径不同的一系列轨迹从而探索出临界条件
旋转
圆法 粒子速率v为定值，但入射方向变化时，以入射点为定点，将轨迹圆旋转，作出一系列半径相同的轨迹，从而探索出临界条件
磁发散、
磁聚焦
粒子的轨迹圆半径等于磁场区域圆的半径 若粒子平行射入圆形边界磁场，则所有粒子将聚焦到同一点；若粒子从圆形边界上的同一点沿不同方向射入磁场，则所有粒子将平行离开磁场区；由此可以探索出临界条件
C
解析：
为R，真空管与水平面夹角为θ，离子进入磁场室时速度方向指向圆心。
答案：见解析
解析：
解析：
(3)离子在磁场中偏转，运动轨迹如图所示：
分析情境，构建模型
(1)正离子经过高压电源加速获得动能；
(2)正离子在磁场室做匀速圆周运动，到达记录仪。
[真题提升1](2023·浙江1月选考)某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示，通有电流I的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场B＝k1I，通有待测电流I′的直导线ab垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场B′＝k2I′。调节电阻R，当电流表示数为I0时，元件输出霍尔电压UH为零，则待测电流I′的方向和大小分别为 (　　)
D
解析：
[真题提升2] (多选)(经典高考题)安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知 (　　)
测量序号 Bx/μT By/μT Bz/μT
1 0 21 －45
2 0 －20 －46
BC
测量序号 Bx/μT By/μT Bz/μT
3 21 0 －45
4 －21 0 －45
A. 测量地点位于南半球
B．当地的地磁场大小约为50 μT
C．第2次测量时y轴正向指向南方
D．第3次测量时y轴正向指向东方
解析：
北半球地磁场指向北方斜向下，则第2次测量By<0，故y轴正向指向南方，第3次测量Bx>0，故x轴正向指向北方而y轴正向则指向西方，C正确，D错误。
如图所示，地球可视为一个磁偶极，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线(磁轴)与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。由表中z轴数据可看出z轴的磁