资源简介

GREEN BUSINESS
专题03 磁场
物理
高二下期末大串讲·人教版
目录
04
01
02
03
考向动态·押题预测
知识导图·思维引航
核心精讲·知识必备
考点突破·考法探究
01
知识导图·思维引航
知识导图·思维引航
02
核心精讲·知识必备
精准划分题型以把握命题规律，深入掌握考试动态与趋势
考点一 ?磁场和安培力
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点一
磁场的产生与叠加
考点一 ?磁场和安培力
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点二
地磁场
（1）地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如图所示。
（2）地磁场B的水平分量Bx总是从地球南极指向北极，而竖直分量By则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。
（3）在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，
磁感应强度相等且方向水平向北。
考点一 ?磁场和安培力
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点三
安培力的分析与计算
（1）方向：利用左手定则判断
（2）大小：F=BILsinθ
理解：θ表示B与L间的夹角
L表示有效长度（即在垂直与磁场的平面中，两端点的直线距离）
考点一 ?磁场和安培力
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点二
两种特殊情况下电流的作用规律
（1）同向平行电流相互吸引，反向平行电流相互排斥。
（2）两个电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。
若CD固定不动，最终AB与CD平行，且电流同向
考点一 ?磁场和安培力
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点二
物体在安培力作用下运动的五种常用方法
（1）电流元分析法
（2）特殊分析法
（3）等效分析法
（4）推论分析法
（5）转换研究对象法
考点一 ?磁场和安培力
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点二
求解安培力作用下的动力学问题的一般思路
考点二 ?带电粒子在匀强磁场中的运动
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点一
带电粒子在匀强磁场中做圆周运动问题的处理关键
（1）圆心的确定
①速度和轨道半径垂直。 ②轨迹上两点连线的垂直平分线过圆心。
（2）轨道半径的计算
方法一：由物理公式求：由于qvB＝????????????????，所以轨道半径r＝????????????????。
方法二：由几何关系求：一般由数学知识（勾股定理、三角函数等）通过计算来确定。
（3）运动时间的确定
方法一：由对应的圆心角α求：t＝????????????T＝????????????????。
方法二：由对应的弧长s求：t＝????????。
?
考点二 ?带电粒子在匀强磁场中的运动
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点二
带电在有界匀强磁场中运动的轨迹圆的特点
（1）粒子从同一直线边界射入磁场和射出磁场时，出射角等于入射角。（如图1所示，θ1＝θ2＝θ3）并且粒子经过磁场时速度方向的偏转角等于其轨迹的圆心角。（如图1所示，α1＝α2）
考点二 ?带电粒子在匀强磁场中的运动
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点二
带电在有界匀强磁场中运动的轨迹圆的特点
（2）在圆形匀强磁场区域，若粒子射入磁场时速度方向与入射点对应磁场半径的夹角为θ，则粒子射出磁场时速度方向与出射点对应磁场半径的夹角也为θ，如图2所示。
【特别提示】沿半径方向射入
圆形磁场的粒子，出射时也沿
半径方向，如图3所示。
考点二 ?带电粒子在匀强磁场中的运动
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点二
带电在有界匀强磁场中运动的轨迹圆的特点
磁聚焦：带电粒子平行射入圆形有界匀强磁场，如果轨迹半径与磁场半径相等，则粒子从磁场边界上同一点射出，且该点切线与入射方向平行。
磁发散：带电粒子从圆形有界匀强磁场边界上同一点射入，如果轨迹半径与磁场半径相等，则粒子出射方向与入射点的切线方向平行。
考点二 ?带电粒子在匀强磁场中的运动
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点三
磁场中的临界问题
（1）许多临界问题，题干中常用“恰好”“最大”“至少”“不相撞”“不脱离”等词语暗示临界状态，审题时，一定要抓住这些特定的词语，挖掘其隐藏的规律，找出临界条件。例如粒子射出或不射出磁场的临界状态是粒子运动轨迹与磁场边界相切。
考点二 ?带电粒子在匀强磁场中的运动
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点三
磁场中的临界问题
（2）解决带电粒子在磁场中运动的临界问题，关键在于运用动态思维，寻找临界状态（一般是粒子运动轨迹与磁场边界相切或轨迹半径达到最大），常用方法如下：
（1）放缩圆
粒子速度方向一定，速度大小不同
（2）旋转圆
粒子的速度大小一定，轨迹半径一定，速度方向不同
（3）平移圆
粒子的速度大小、方向均一定，从同一直线边界进入匀强磁场的入射点位置不同
考点二 ?带电粒子在匀强磁场中的运动
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点四
多解问题
带电性不确定
磁场方向不确定
临界状态不唯一
周期性往复运动
考点二 ?带电粒子在匀强磁场中的运动
核心精讲·知识必备
核心精讲
知识点五
解决多问题的一般思路
03
考点突破·考法探究
精准划分题型以把握命题规律，深入掌握考试动态与趋势
考点一 安培力与洛伦之力
考点突破·考法探究
真题研析
考法01
（多选）（23-24高二下·广东广州·期末）如图，用轻质导线将一根硬直金属棒与电源、开关连接，并将金属棒与????????′平行地搁在正方体的上表面，正方体处在匀强磁场中。闭合开关，发现金属棒竖直向上跳起，由此可知，该区域的磁场方向可能是（????）
A．垂直????????????′????′平面 B．平行????????????′????′平面
C．平行????????????′????′平面 D．垂直????????????′????′平面
?
ACD
考点一 安培力与洛伦之力
考点突破·考法探究
真题研析
安培力的计算
考法02
（23-24高二下·内蒙古·期末）研究磁铁对通电导线作用力的装置如图所示。当轻质细导线中通入电流????时，细导线下端的金属棒受到水平方向的磁场力，平衡时细导线偏离竖直方向的角度为????。已知金属棒的质量为????，两细导线间的距离为????，把磁极之间的磁场看作匀强磁场，重力加速度大小为????，下列说法正确的是（????）
A．金属棒受到的磁场力大小为????????sin????
B．金属棒受到的磁场力大小为????????cos????
C．金属棒所在位置磁场的磁感应强度大小为????????tan????????????
D．金属棒所在位置磁场的磁感应强度大小为????????sin????????????
?
C
考点一 安培力与洛伦之力
考点突破·考法探究
真题研析
非直导线的安培力
考法03
（多选）（23-24高二下·山东临沂·期末）将粗细均匀、边长为L的正三角形铜线框用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上，置于垂直线框平面向外的大小为B的磁场中，现用细导线给三角形线框通有大小为I的电流，则（　　）
A．通电后两绳拉力变大
B．通电后两绳拉力变小
C．三角形线框安培力大小为BIL
D．三角形线框安培力大小为2BIL
AC
考点一 安培力与洛伦之力
考点突破·考法探究
真题研析
倾斜导轨的安培力
考法04
（24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期末）如图所示，电阻不计的金属框宽度????=1m，固定在倾角????=53°的斜面上，下端接一电动势????=12V，内阻????=2Ω的电源。金属框所在的区域加一磁感应强度大小????=4T的匀强磁场，磁场方向垂直斜面向下。现把一根质量????=1.5kg的金属杆ab垂直放在导轨上，ab接入电路的有效电阻????=4Ω，当开关闭合后ab处于静止状态。取重力加速度????=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：
(1)金属杆ab受到的安培力大小；
(2)金属杆ab给导轨的摩擦力。
?
【答案】(1)8N；(2)4N，方向沿斜面向下
考点一 安培力与洛伦之力
考点突破·考法探究
真题研析
电磁炮
考法05
（23-24高二下·陕西·期末）如图所示为电磁炮的基本原理图（俯视图）。水平平行金属直导轨a、b充当炮管，金属弹丸放在两导轨间，与导轨接触良好，两导轨左端与一恒流源连接，可使回路中的电流大小恒为 I，方向如图所示，两导轨中电流在弹丸所在处产生的磁场视为匀强磁场。若导轨间距为 d，弹丸质量为m，弹丸在导轨上运动的最大距离为s，弹丸能加速的最大速度为v，不计摩擦，则下列判断正确的是（　　）
A．导轨间的磁场方向向上
B．导轨间的磁场磁感应强度大小为????????22????????????
C．弹丸克服安培力做功获得动能
D．弹丸先做加速度越来越小的加速运动，最后做匀速运动
?
考点一 安培力与洛伦之力
考点突破·考法探究
真题研析
考法06
（多选）（23-24高二下·福建厦门·期末）石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品单位面积的载流子（电子）数。如图所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间接入恒压直流电源、稳定时电流表示数为I，电极2、4之间的电压为U，已知电子电荷量为e，则（　　）
A．电极2的电势比电极4的低
B．电子定向移动的速率为????=????????????
C．电极2和4之间的电压与宽度b无关
D．二维石墨烯样品单位面积的载流子数为????=????????????????
?
ACD
考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动
考点突破·考法探究
真题研析
匀强磁场中的圆周运动
考法01
（多选）（23-24高二下·贵州毕节·期末）如图所示，在正方形????????????????范围内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，两个电子以不同的速率，从????点沿????????方向垂直磁场方向射入磁场，其中甲电子从????点射出，乙电子从????????边中点射出。不计电子的重力，则甲、乙两电子（　　）
A．动能之比2∶1
B．在磁场中运行的周期之比1∶2
C．在正方形磁场中运行的时间之比1∶2
D．速度偏转角之比为1∶2
?
CD
考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动
考点突破·考法探究
真题研析
边界磁场中的运动
考法02
（24-25高二上·辽宁抚顺·期末）如图所示，在xOy平面的第一象限内存在磁感应强度方向垂直纸面向外、大小为B的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角????=45°。粒子经过磁场偏转后在x轴上的N点（图中未画出）垂直于x轴射出磁场，已知M点到原点O的距离为d，不计粒子的重力。求：
(1)粒子的速度大小????0；
(2)带电粒子在第一象限内运动的时间t。
?
【答案】(1)????0=2????????????????；(2)????=3π????4????????
?
考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动
考点突破·考法探究
真题研析
弧形边界磁场中运动
考法03
（23-24高二下·甘肃临夏·期末）如图所示，真空中xOy平面内存在半径为R的圆形区域，该圆形区域与y轴相切，x轴与其一条直径重合，P点为圆形区域边界上的一点，P点与圆心的连线与x轴正方向成????=60°角。已知圆形区域内只存在垂直于xOy平面的匀强磁场或只存在平行于y轴向上的匀强电场，一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O以初速度????0沿x轴正方向射入该圆形区域，粒子恰好从P点射出，不计粒子的重力。
(1)若圆形区域内只存在垂直于xOy平面的匀强磁场，
求匀强磁场磁感应强度B的大小与方向；
(2)若圆形区域内只存在平行于-轴向上的匀强电场，
求粒子在圆形区域内运动过程中受到电场力的冲量I的大小。
?
【答案】(1)3????????03????????，方向重直于xOy平面向里；(2)23????????03
?
考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动
考点突破·考法探究
真题研析
磁场区域范围问题
考法04
（多选）（2024·贵州·模拟预测）如图所示，在该区域存在一个方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的圆形磁场区域（图中未画出），一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M点以水平向左的初速度射入磁场中，M点在磁场中，一段时间后从N点穿过竖直线MN，在N点时运动方向与MN成30°角，MN长度为3L，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）
A．从M到N过程中粒子所受洛伦兹力的冲量大小为2????????????????3
B．粒子从M到N所用的时间为4????????3????????
C．粒子在磁场中做圆周运动的半径为L
D．圆形匀强磁场区域的最小面积为3????????24
?
CD
考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动
考点突破·考法探究
真题研析
多解问题
考法05
（23-24高二上·辽宁大连·期中）如图所示，直线MN与水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B。一粒子源位于MN上的a点，能水平向右发射不同速率、质量为m（重力不计）、电荷量为????(????>0)的同种粒子，所有粒子均能经过MN上的b点从左侧磁场进入右侧磁场，已知????????=????，则粒子的速度可能是（????）
A．3????????????12???? B．3????????????9???? C．3????????????3???? D．3????????????????
?
A
04
考点动向·押题猜想
精准划分题型以把握命题规律，深入掌握考试动态与趋势
考点动向·押题猜想
命题预测
半径和周期公式
题型01
如图，????????是匀强磁场中的一块薄金属板，板上有一个粒子发射源能垂直与板发射一定速率的带电粒子（不计重力）。粒子在匀强磁场中运动并穿过金属板，假设粒子穿过金属板后电荷保持不变，曲线表示其运动轨迹，由图知（　　）
?
A．粒子源发射粒子带正电
B．粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长
C．粒子源在板上a点
D．粒子源在板上e点
D
考点一 ?力 弹力 重力概念辨析
考点动向·押题猜想
命题预测
磁场中的圆周运动
题型02
（多选）如图所示，直线POQ的上方有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，两带电粒子P、Q先后射入磁场，P的速度与磁场边界的夹角为30°，Q的速度与磁场边界的夹角为60°。已知两粒子在磁场中做匀速圆周运动的时间相同，且均从O点射出磁场，PO=2OQ，则（　　）
A．P和Q均带正电
B．P和Q的比荷之比为1∶2
C．P和Q的速度大小之比为3：1
D．P和Q在磁场中运动的半径之比为2∶1
?
BC
考点一 ?力 弹力 重力概念辨析
考点动向·押题猜想
命题预测
直线边界磁场中运动
题型03
如图所示，直角三角形的AB边长为L，∠????=30°，三角形区域内存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从D点沿着垂直BC边的方向以速度v射入磁场，CD间距离为L，不计粒子受到的重力。下列说法正确的是（????）
A．粒子在磁场中运动的最长时间为2????????????????
B．????=????????????????时，带电粒子垂直于AC边射出磁场
C．若粒子从BC边射出磁场，则????D．若粒子从AC边射出磁场，则????>????????????4????
?
B
考点动向·押题猜想
命题预测
弧形边界磁场中运动
题型04
如图所示，圆形虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，????????、????????、????????、????????是以不同速率对准圆心入射的正电子或负电子的运动径迹；????、????、d三个出射点和圆心的连线分别与竖直方向成90?，60?，45?的夹角，粒子在磁场中运动过程中（　　）
A．沿径迹????????运动的粒子时间最短
B．沿径迹????????运动的粒子为正电子
C．沿径迹????????运动的粒子速度最大
D．沿径迹????????、????????运动的时间相等
?
C
考点动向·押题猜想
命题预测
磁场区域范围问题
题型05
如图所示，矩形ABCD中????????=3????、????????=????。其内部有一圆形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一个质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子，从CD的中点以速度v垂直于CD射入正方形区域，经圆形磁场偏转后沿着AC方向从C点飞出矩形区域，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）
A．粒子在磁场里运动的时间为????????3????????
B．粒子在磁场里运动的时间为????????6????????
C．圆形磁场区域的最小面积为3????????2????24????2????2
D．圆形磁场区域的最小面积为????????2????24????2????2
?
C
考点动向·押题猜想
命题预测
多解问题
题型06
长度为L的水平板上方区域存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，从距水平板中心正上方????2的P点处以水平向右的速度????0释放一个质量为m、电荷量为e的电子，若电子能打在水平板上，速度????0应满足（　　）
A．????0>????????????2???? B．????0 C． ????????????4????????????????2????或????0?
C
GREEN BUSINESS
汇报：xxx
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