高考物理一輪復習 第八章 磁場章節(jié)同步練習-人教版高三物理試題

第八章磁場

［備考指南］

考占內容要求題型把握考情

磁場、磁感應強度、磁從近幾年高考試題來看，

I

感線高考對本章內容的考查，重點

一、磁場、

通電宣導線和通電線選擇考查安培力、洛倫茲力以及帶

安培力I

圈周圍磁場的方向電粒子在磁場（或復合場）中

安培力、安培力的方向I的運動問題。對安培力、洛倫

找

勻強磁場中的安培力II茲力的考查多以選擇題的形

規(guī)

式出現(xiàn)；對帶電粒子的運動問

律

二、帶電粒題多以綜合計算題的形式出

選擇、

子在勻強磁洛倫茲力、洛倫茲力的現(xiàn)，一般綜合考查受力分析、

I計算

場中的運動方向動力學關系、功能關系、圓周

運動、平拋運動等知識，難度

較大，分值較高。

洛倫茲力公式II預計在2016年高考中仍

三、帶電粒

帶電粒子右勻強磁場明將以帶電粒子在有界磁場、組

子在組合場II選擇、

中的運動執(zhí)“八,合場、復合場中運動的綜合分

疊加場中的計算

八占析為重點，出現(xiàn)大型綜合題的

運動質譜儀和回旋加速器I

幾率較大。

X

第1節(jié)彳磁場的描述一場對電流的作用

￡|課前基礎?簡要回顧宏觀整言I㈱觀提限I回顧舊知妞平快］

［宏觀?循圖憶知］

大小：8啜,直位符號是工

磁感應強度

方向：〃畫?靜止時」_極所指的方向

曲線上每一點的切線方向都跟這點的

磁磁感線

磁感應強度方向一致

1磁

場

^場

及磁通量，8=區(qū)，單位符號是Wb

其

對|勻強磁場—磁感應強度的大小相等、方向相同

電電流的磁場一利用妲定則判斷方向

磁場

流|地磁場一地磁N極在地理南極附近

的

作磁場與電流垂直時，F(xiàn)=BIL

安大小

用

培磁場與電流平行時，F(xiàn)=_0_

力

方向T利用左手定則判斷

［微觀?易錯判斷］

(1)磁場中某點磁感應強度的大小，跟放在該點的試探電流元的情況無關。(J)

(2)磁場中某點磁感應強度的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力的方向一致。

(X)

(3)垂直磁場放置的線圈面積減小時，穿過線圈的磁通量可能增大。(J)

(4)磁感線是真實存在的。(X)

(5)在同一幅圖中，磁感線越密，磁場越強。(J)

(6)將通電導線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應強度為零。(X)

(7)安培力可能做正功，也可能做負功。(J)

［物理學史鏈接］

1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針發(fā)生偏轉，稱為電流的磁效

應。

課堂釋疑?一站突破亙簡則簡|宜除恥繁|不造要點不問編排］

要點一對磁感應強度的理解及磁場和電場的對比N自主悟透型

1.理解磁感應強度的三點注意事項

(1)磁感應強度由磁場本身決定，因此不能根據(jù)定義式仁《認為"與，'成正比，與〃

成反比。

(2)測量磁感應強度時小段通電導線必須垂直磁場放入，如果平行磁場放入，則所受安培

力為零，但不能說該點的磁感應強度為零。

（3）磁感應強度是矢量，其方向為放入其中的小磁針N極的受力方向，也是小磁針靜止時

N極的指向。

2.磁感應強度〃與電場強度的比較

磁感應強度B電場強度E

物理意義描述磁場強弱的物理量描述電場性質的物理量

8=看（通電導線與8垂直）

定義式E=-

q

磁感線切線方向，小磁針N極受力方向

方向電場線切線方向，正電荷受力方向

（靜止時N極所指方向）

大小決定

由磁場決定，與檢驗電流無關由電場決定，與檢驗電荷無關

因素

合磁感應強度等于各磁場的磁感應強度合電場強度等于各個電場的電場強

場的疊加

的矢量和度的矢星和

單位1T=1N/(A?m)1V/m=1N/C

［多角練通］

下列關于磁場或電場的說法正確的是（）

①通電導線受磁場力大的地方磁感應強度一定大

②通電導線在磁感應強度大的地方受力一定大

③放在勻強磁場中各處的通電導線，受力大小和方向處處相同

④磁感應強度的大小跟放在磁場中的通電導線受力的大小無關

⑤電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度為零

⑥一小段通電導線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應強度一定為零

⑦檢驗電荷在電場中某點受到的電場力與檢驗電荷本身電荷量的比值表征該點電場的強

弱

⑧通電導線在磁場中某點受到的磁場力與導線長度和電流乘積的比值表征該點磁場的強

弱

答案：④⑤?

靦生共研型

要點二安培定則的應用與磁場的疊加F

1.安培定則的應用

在運用安培定則時應分清“因”和“果”，電流是“因”，磁場是“果”，既可以由

（3）牢記判斷電流的磁場的方法一安培定則，并能熟練應用，建立磁場的立體分布模型

（記住5種常見磁場的立體分布圖）。

［針對訓練］

1.（2013?安徽高考）圖8-1-2中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導線，其橫截面

位于正方形的四個頂點上，導線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。一帶正電的粒子從

正方形中心。點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是（）

?、

//、、、

，、

，，，、、、

?O'為

''、、.?/'b

圖8-1-2

A.向上B.向下

C.向左D.向右

解析?：選B本題考查通電導線周圍的磁場分布情況和帶電粒子在磁場中的/

d（汕小

運動情況，意在考查考生的理解能力和分析推理能力。根據(jù)安培定則及磁感應強'、、?/

度的矢量疊加，可得。點處的磁場向左，再根據(jù)左手定則判斷帶電粒子受到的洛、工

倫茲力向下。

2.（2015?北京朝陽區(qū)期末考試）圖8-1-3中小氏c為三根與紙面垂直的長直導線，其

橫截面位于等邊三角形的3個頂點上，導線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。則在三

角形中心。點處的磁感應強度（）

/。\

聲..........與

圖8-1-3

A.方向向左B.方向向右

C.方向向下D.大小為零

解析：選B根據(jù)右手螺旋定則，電流a在。產生的磁場平行于〃。向右，電流6在。產

生的磁場平行于ac指向右下方，電流。在。產生的磁場平行于數(shù)指向右上方；由于三根導

線中電流大小相同，到。點的距離相同，根據(jù)平行四邊形定則，合場強的方向向右，故A、C、

D錯誤，B正確。

師生共研型

要點三安培力作用下導體的運動N

1.判定導體運動情況的基本思路

判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先必須弄清楚導體所在位置的磁場

磁感線分布情況，然后利用左手定則準確判定導體的受刀情況，進而確定導體的運動方向或

運動趨勢的方向。

2.5種常用判定方法

分割為電流元左隹則安培力方向一整段導體所受合力方向一運動方

電流元法

向

特殊位置法在特殊位置一安培力方向一運動方向

環(huán)形電流小磁針

等效法

條形磁鐵通電螺線管多個環(huán)形電流

同向電流互相吸引，異向電流互相排斥：兩不平行的直線電流相互作用時，

結論法

有轉到平行且電流方向相同的趨勢

定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電

轉換研究對象法流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流

磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向

［典例］

一個可以自由運動的線圈〃和一個固定的線圈&互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心

重合，如圖8-1-4所示。當兩線圈中通以圖示方向的電沆時，從左向右看，線圈〃將（）

圖8-1-4

A.不動B.順時針轉動

C.逆時針轉動I）.在紙面內平動

［解析］方法一（電流元法）把線圈心沿水平轉動軸分成上下兩部分，每一部分又可以

看成無數(shù)段直線電流元，電流元處在乙產生的磁場中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的

磁場方向向，，由左手定則可得，半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元

所受安培力均指向紙內，因此從左向右看線圈〃將順時針轉動。

方法二（等效法）把線圈〃等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流人的中心，小磁

針的N極應指向該點環(huán)形電流4的磁場方向，由安培定則知A產生的磁場方向在其中心處豎

直向上，而〃等效成小磁針后，轉動前，N極指向紙內，因此小磁針的、極應由指向紙內轉

為向上，所以從左向右看，線圈&將順時針轉動。

方法三（結論法）環(huán)形電流入、心之間不平行，則必有相對轉動，直到兩環(huán)形電流同向

平行為止。據(jù)此可得，從左向右看，線圈右將順時針轉動。

［答案］B

［針對訓練］

1.如圖8-1-5所示，把一重力不計的通電導線水平放置在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線

可以自由轉動，當導線通入圖示方向的電流時，導線的運動情況是（從上往下看）（）

A.順時針方向轉動，同時下降

B.順時針方向轉動，同時上升

C.逆時針方向轉動，同時下降

D.逆時針方向轉動，同時上升

解析：選A結合微元法與特殊位置法解答本題。如圖甲所示，把直線電流等效為無數(shù)

小段，中間的點為。點，選擇在。點左側S極右.上方的一小段為研究對象，該處的磁場方向

指向左下方，由左手定則判斷，該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在。點左側的各

段電流元都受到垂直紙面向里的安培力，把各段電流元受到的力合成，則。點左側導線受到

垂直紙面向里的安培力；同理判斷出。點右側的電流受到垂直紙面向外的安培力。因此，由

上向下看，導線沿順時針方向轉動。

分析導線轉過90°時的情形。如圖乙所示，導線中的電流向外，由左手定則可知，導線

受到向下的安培力。由以上分析可知，導線在順時針轉動的同時向下運動。選項A正確。

2.將一個質量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與

圓環(huán)在同一個平面內，月.通過圓環(huán)中心，如圖8-1-6所示，當圓環(huán)中通以順時針方向的電流

時，從上往下看（

圖8-1-6

A.圓環(huán)順時針轉動，靠近磁鐵

B.圓環(huán)順時針轉動，遠離磁鐵

C.圓環(huán)逆時針轉動，靠近磁鐵

1）.圓環(huán)逆時針轉動，遠離磁鐵

解析：選C該通電圓環(huán)相當于一個垂直于紙面的小磁針，N極在內，S極在外，根據(jù)同

極相互排斥，異極相互吸引，可得C項正確.

3.如圖8-1-7所示，一條形磁鐵靜止在固定斜面上，上端為N極，下端為S極，其一條

磁感線如圖所示，垂直于紙面方向有兩根完全相同的固定導線，它們與磁鐵兩端的連線都與

斜面垂直且長度相等（如圖中虛線所示）。開始兩根導線未通電流，斜面對磁鐵的彈力、摩擦

力的大小分別為K、斤，后來兩根導線通圖示方向大小相同的電流后，磁鐵仍然靜止，則與

未通電時相比（）

圖8-1-7

A.R、￡均變大B.K不變，E變小

C.A變大，E不變I）.K變小，D不變

解析：選D兩根導線通題圖方向人小相同的電流后，導線受到安培力，由牛頓第三定

律，磁鐵受到垂直斜面向上的作用力，斜面對磁鐵的彈力減小，摩擦力不變，選項D正確。

在娛觀瘴

要點西安培力作用下的平衡問題N理解更深刻

1.安培力

公式中安培力、磁感應強度和電流兩兩垂直，且￡是通電導線的有效長度，即垂

直磁感應強度方向的長度。

2.通電導線在磁場中的平衡和加速問題的分析思路

(1)選定研究對象；

(2)變三維為二維，如側視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力

的方向要注意尸安_L8、/—

(3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進行求解。

3.安培力做功的特點和實質

(1)安培力做功與路徑有關，不像重力、電場力做功與路徑無關。

(2)安培力做功的實質是能量轉化

①安培力做正功時將也源的能量轉化為導線的動能或其他形式的能。

②安培力做負功時將其他形式的能轉化為電能后儲存起來或轉化為其他形式的能。

［典例］(多選)(2014?浙江高考)如圖8-1-8甲所示，兩根光滑平行導軌水平放置，間

距為￡,其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為及加直于導軌水平對稱放置一根均勻金

屬棒。從Z=0時刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流/,周期為7,最大值為人，圖甲

中/所示方向為電流正方向。則金屬棒()

圖8-1-8

A.一直向右移動

B.速度隨時間周期性變化

C.受到的安培力隨時間周期性變化

1).受到的安培力在一個周期內做正功

「解析1由左手定則可知，金屬棒一開始向右做勻加速運動，當電流反向以后，金屬棒

開始做勻減速運動，經過一個周期速度變?yōu)?,然后重復上述運動，所以選項A、B正確；安

培力F=BIL,由圖像可知前半個周期安培力水平向右，后半個周期安培力水平向左，不斷重:

復，選項C正確；一個周期內，金屬棒初、末速度相同，由動能定理可知安培力在一個周期

內不做功，選項D錯誤。

［答案］ABC

［針對訓練］

1.（2015?合肥二檢）如圖8-1-9所示為電流天平，它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為〃，

線圈的水平邊長為/，,處于勻強磁場內，磁感應強度大小為從方向與線圈平面垂直。當線圈

中通過方向如圖所示的電流/時，調節(jié)祛碼使兩臂達到“衡。然后使電流反向，大小不變。

這時為使天平兩臂再達到新的平衡，則需（）

電或嬴

圖8-1-9

A.在天平右盤中增加質量.=〒的祛碼

B.在天平右盤中增力「質量〃=丁的祛碼

0.在天平左盤中增加質量/〃=畋的祛碼

1）.在天平左盤中增加質量/〃=——的跌碼

g

解析：選D由左手定則可知電流方向反向后，安培力方向豎直向下，故要使天平再次

達到新的平衡，需要在天平的左盤中增加祛碼，A、B錯。由于天平是等臂杠桿，故左盤增加

祛碼的重力大小等于右盤增加的安培力，右盤安培力增加量為AF=2nBIL故由bF=mg,

可得/片紅絲，C錯，D對。

2.如圖8?1-10所示，水平導軌間距為￡=0.5m,導軌電阻忽略不計；導體棒總的質

量m=lkg,電阻吊=0.9Q,與導軌接觸良好；電源電動勢￡=10V,內阻r=0.1Q,

電阻44Q；外加勻強磁場的磁感應強度8=5T,方向垂直于a"與導軌平面成夾角。=

53°；數(shù)與導軌間的動摩擦因數(shù)為〃=0.5（設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），定滑輪摩擦

不計，線對"的拉力為水平力向，重力加速度疔lOm/s'段處于靜止狀態(tài)。已知sir53°

=0.8,cos53°=0.6O求：

圖8-1-10

⑴通過他的電流大小和方向;

(2)受到的安培力大?。?/p>

(3)重物重力G的取值范圍。

解析：(D，=二用+/.=2A

方向為a到b

⑵F=BIL=5N

(3)受力如圖落=〃(/花一生os53°)=3.5N

當最大靜摩擦力方向向右時不=/^in53。一￡=0.5N

當最大靜摩擦力方向向左時在=Ain53。+人=7.5N

所以0.5NWGW7.5N

答案：(1)2Aa到〃(2)5N(3)0.5NWGW7.5N

|課后演練-對點設計對接高考|題組集訓］講練對應更實用］

對點訓練：磁感應強度、安培定則

1.(2014?全國卷I)關于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是

()

A.安培力的方向可以不垂直于直導線

B.安培力的方向總是垂直于磁場的方向

C.安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關

I).將直導線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?/p>

解析：選B根據(jù)左手定則可知：安培力的方向垂直于電流/和磁場〃

XXXXXXX

確定的平面，即安培力的方向既垂直于“又垂直于AA錯誤，B正確；當x"xxx*xx

xxXXXXX

電流/的方向平行于磁場3的方向時，直導線受到的安培力為零，當電流/xxVxxxx

的方向垂直于磁場〃的方向時，直導線受到的安培力最大，可見，安培力的XX襄XX

大小與通電直導線和磁場方向的夾角有關，c錯誤；如圖所示，電流/和磁場8垂直，直導

線受到的安培力月=/，〃，將直導線從中點折成直角，分段研究導線受到的安培力，電流/和

磁場8垂直，根據(jù)平行四邊形定則可得，導線受到的安培力的合力為U=,D錯誤。

2.如圖1所示，為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況，以。點（圖中白點）為坐

標原點，沿z軸正方向磁感應強度4大小的變化最有可能為（）

圖2

解析：選C根據(jù)磁感線的疏密表示磁感應強度的大小可知，以。點（圖中向點）為坐標

原點，沿z軸正方向磁感應強度〃大小的變化最有可能為圖以

3.（多選）有兩根K直導線a、〃互相平行放置，如圖3所示為垂直丁?導線的截面圖。在

圖中所示的平面內，。點為兩根導線連線的中點，機N為兩根導線附近的兩點，它們在兩導

線連線的中垂線上，且與。點的距離相等。若兩導線中通有大小相等、方向相同的恒定電流

/，則關于線段MV上各點的磁感應強度的說法中正確的是（）

?0/

I

M""O\..........N

60/

圖3

A.V點和N點的磁感應強度大小相等，方向相同

B.M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相反

C.在線段上各點的磁感應強度都不可能為零

D.在線段,MV上只有一點的磁感應強度為零

解析：選BD兩根導線分別在必點和N點產生的磁感應強度大小相等，方向如圖所示，

分析得%=瓢=3%,矢量相加可知」/點、N點的磁感應強度大小相等，方向相反，選

項B正確；線段MV中點。的磁感應強度為零，選項D正確。

4.（多選）如圖4所示，在初7平面內有兩根平行于y軸水平放置的長直導線，通有沿y

軸正方向、大小相同的電流/,兩導線關于y軸對稱，2為x軸上一點，Q為z軸上一點，下

列說法正確的是（）

圖4

A.。點處的磁感應強度為零

B.P、。兩點處的磁感應強度方向垂直

C.P、。兩點處的磁感應強度方向平行

D.正電荷從。點沿z軸向上運動不受洛倫茲力作用

解析：選AB根據(jù)右手螺旋定則可判斷兩導線所產生的磁場方向，再利用矢量合成法則

可判斷。點處磁感應強度為零，〃點處磁感應強度方向沿z軸正方向，0點處磁感應強度方向

沿x軸負方向，故A、BE確，C錯誤。在z軸上，z>。范圍內各點磁感應強度方向均沿x

軸負方向，正電荷運動時受洛倫茲力作用，D錯誤。

對點訓練：安培力作用下導體的運動

5.（2015?廣東汕頭質檢）如圖5,兩個圓形線圈■和0,懸掛在光滑絕緣桿上,通以方

向相同的電流，若P、。受到安培力大小分別為E和K,則2和0（）

圖5

A.相互吸引,—>￡

B.相互排斥,FAA

C.相互排斥，F(xiàn)\=&

D.相互吸引，F(xiàn)尸尺

解析：選D由于產、。通以同向電流，據(jù)“同向電流相吸，異向電流相斥”可知，尸、Q

是相互吸引的，只0之間的相互吸引力遵循牛頓第三定律，總是等大、反向。

6.（2015?蘭州模擬）如圖6所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近

用絕緣繩水平吊起通電直導線44與螺線管垂百。力導線中的電流方向垂直紙面向里，開關

S閉合，力受到通電螺線管磁場的作用力的方向是（）

A.水平向左B.水平向右

C.豎直向下D.豎直向上

解析：選D先根據(jù)安培定則判斷通電螺線管在/處的磁場方向為水平向左，再根據(jù)左

手定則可判斷力受力的方向為豎直向上。

7.（2015?江門三調）如圖7所示，帶負電的金屬環(huán)境軸仍以角速度“勻速旋轉，在

環(huán)左側軸線上的小磁針最后靜止時（）

A.N極豎直向上

B.N極豎直向下

C.、極沿軸線向左

I）.N極沿軸線向右

解析：選C帶負電的金屬環(huán)勻速旋轉，可等效為反向的電流，根據(jù)安培定則，在環(huán)內

形成水平向左的磁場，故小磁針靜止時N極沿軸線向左，選項C正確，選項A、B、I）錯誤。

8.（2015?汕頭模擬）如圖8是磁電式電流表的結構，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向

分布，線圈中外方兩條導線長均為/,通以圖示方向的電流/,兩條導線所在處的磁感應強

度大小均為凡則（）

螺旋算黃

電流表的構造

甲

圖8

A.該磁場是勻強磁場

B.線圈平面總與磁場方向垂直

C.線圈將逆時針轉動

D.a、6導線受到的安培力大小總為

解析：選D勻強磁場的磁感應強度應大小處處相等，方向處處相同，由圖可知，選項A

錯誤；在圖示的位置，a受向上的安培力，力受向下的安培力，線圈順時針轉動，選項C錯誤;

易知選項B錯誤；由于磁感應強度大小不變，電流大小不變，則安培力大小始終為選

項D正確。

9.（2015?廣東深圳南山期末）指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。當指南針靜止時，其

N極指向如圖虛線（南北向）所示，若某一條件下該指南針靜止時N極指向如圖9實線（N極東

偏北向）所示。則以下判斷正確的是（）

北：

NLN

西…”……東

南：

圖9

A.可能在指南針.上面有一導線東西放置，通有東向西的電流

B.可能在指南針上面有一導線東西放置，通有西向東的電流

C.可能在指南針上面有一導線南北放置，通有北向南的電流

D.可能在指南針上面有一導線南北放置，通有南向北的電流

解析：選C若某一-條件下該指南針靜止時N極指向如題圖實線（N極東偏北向）所示，則

有一指向東的磁場，由安培定則，可能在指南針上面有一導線南北放置，通有北向南的電流,

C正確。

10.（2012?天津高考）如圖10所示，金屬棒兩端由等長的輕質細線水平懸掛，處于

豎直向上的勻強磁場中，棒中通以由."向/V.的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為

如果僅改變下列某一個條件，0角的相應變化情況是（）

圖10

A.棒中的電流變大，6角變大

B.兩懸線等長變短，0角變小

C.金屬棒質量變大，0角變大

I）.磁感應強度變大，0角變小

解析：選A棒中電流變大，金屬棒所受安培力變大，〃角變大，選項A

正確；兩懸線等長變短，〃角不變，選項B錯誤；金屬棒質量變大，〃角變

小，選項C錯誤；磁感應強度變大，金屬棒所受安培力變大，。角變大，選

項D錯誤。

11.（多選）如圖11所示，兩根光滑金屬導軌平行放置，導軌所在平面與水平面間的夾角

為J質量為勿、長為￡的金屬桿劭垂直導軌放置，整個裝置處于垂直勵方向的勻強磁場

中，當金屬桿仍中通有從a到6的恒定電流/時：金屬桿仍保持靜止。則磁感應強度的方

向和大小可能為（）

A.豎直向上，儂tan。/（/￡）

B.平行導軌向上，mgcos。/（〃）

C.水平向右，跖/（〃）

D.水平向左，/%/（〃）

解析：選AD若磁場方向豎直向上，則金屬桿受重力、支持力和水平向右的安培力，這

三個力可以平衡，平衡時有8〃一〃除an"=0,解得Q陽:",A正確；磁場方向平行

導軌向上時，安培力方向垂直導軌平面向下，它與重力和支持力不可能平衡，B錯誤；當磁

場方向水平向右時，安培力豎直向下，它與重力和支持力不可能平衡，C錯誤；當磁場方向

水平向左時，安培力方向豎直向上，當它與重力相等時，支持力為零，金屬棒可以處于平衡

狀態(tài)，此時有6〃一儂=0,解得6=胃，D正確。

-LL

12.（多選）（2015?廣東廣州三模）如圖12所示，質量為m、長度為￡的直導線用兩絕緣

細線懸掛于。、0',并處于勻強磁場中，當導線中通以沿x正方向的電流/,且導線俁持靜

止時懸線與豎直方向夾角為〃。磁感應強度方向和大小可能為（）

圖12

A.z正向，簧tan0B.y正向，爺

沿懸線向上，穿

C.z負向，爺tan0D.sin0

1I?

解析：選BC本題要注意在受力分析時把立體圖變成側視平面圖，然后通過平衡狀態(tài)的

受力分析來確定6的方向和大小。若8沿z正向，則從。向0,看，導線受到的安培力Q〃氏

方向水平向左，如圖甲所示，導線無法平衡，A錯誤。

1LB

若。沿y正向，導線受到的安培力豎直向上，如圖乙所示。當片=0,且滿足〃4/畛，

即Q號時，導線可以平衡，B正確。

若8沿z負向，導線受到的安培力水平向右，如圖丙所示。若滿足萬sin0=ILB,Reos

0=mg，即9”,導線可以平衡，C正確。

若8沿懸線向上，導線受到的安培力垂直于導線指向左下方，如圖丁所示，導線無法平

衡，D錯誤。

13.（2015?江蘇泰州模擬）如圖13所示，在傾角為37。的光滑斜面上有一根長為C.4m、

質量為6X10—2kg的通電直導線，電流大小7=1A,方向垂直于紙面向外，導線用平行于

斜面的輕繩拴住不動，整個裝置放在磁感應強度每秒增加0.4T、方向豎直向上的磁場中。

設匕=0時，8=0,則需要多長時間，斜面對導線的支持力為零？（&取10m/s2）

解析：斜面對導線的支持力為零時導線的受力如圖所示。

由平衡條件得

l7o..Jzng

行cos37°=F

行sin37=mg

兩式聯(lián)立解得Q高家=。.8N

由F=BIL得T

JLL

由題意知，8與力的變化關系為8=0.41

代入數(shù)據(jù)得￡=5s

答案：5s

X

第2節(jié)彳磁場對運動電荷的作用

］0|課前基礎.簡要回顧宏觀整合|微觀提醒|回顧舊知短平快］

［宏觀?循圖憶知］

洛方向I-利用虹定則判斷

電

倫

荷

茲大小I—F=grB"LB）

力

在

磁特點洛倫茲力不做功

場

中1勻速內線運動

的

運

受I-勻速網(wǎng)周運動

動

力

性

和

質K

運常

半徑和

動周期公式

［微觀?易錯判斷］

⑴帶電粒子在磁場中運動時一定會受到磁場力的作用。（X）

（2）洛倫茲力的方向在特殊情況下可能與帶電粒子的速度方向不垂直。（X）

2兀r

（3）根據(jù)公式7=—,說明帶電粒子在勻強磁場中的運動周期7,與/成反比。（X）

（4）由于安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以洛倫茲力也可能做功。（X）

（5）帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時，其運動半徑與帶電粒子的比荷有關。（/）

（6）利用質譜儀可以測得帶電粒子的比荷。（J）

（7）經過回旋加速器加速的帶電粒子的最大動能是由D形盒的最大半徑、磁感應強度8、

加速電壓的大小共同決定的。（X）

［物理學史鏈接］

(1)荷蘭物理學家洛倫茲提出運動電荷產生了磁場和磁場對運動電荷有作用力(洛倫茲力)

的觀點。

(2)英國物理學家湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，并指出：陰極射線是高速運動的電子流。

(3)阿斯頓設計的質譜儀可用來測量帶電粒子的質量和分析同位素。

(4)1932年，美國物理學家勞倫茲發(fā)明了回旋加速器，能在實驗室中產生大量的高能粒

子。(最大動能僅取決于磁場和D形盒直徑，帶電粒子圓周運動周期與高頻電源的周期相同)

課堂釋疑?一站突破宜簡則簡|宜繁財繁|不同要點不同編排］

靦生共研型

要點一對洛倫茲力的理解N

1.洛倫茲力的特點

(1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負電荷。

(2)當電荷運動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化。

(3)運動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用。

(4)洛倫茲力一定不做功。

2.洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別

(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質的力，都是磁場力。

(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功。

3.洛倫茲力與電場力的比較

洛倫茲力電場力

產生條件岸0且V不與月平行電荷處在電場中

大小F=qvB(△階F=qE

力方向與場一定是凡L區(qū)FLv,與電荷電性正電荷受力與電場方向相同，負電荷受力

方向的關系無關與電場方向相反

做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負功，也可能不做功

［典例］(多選)如圖8-2-1所示，空間的某一區(qū)域存在著相互垂直的勻強電場和勻強磁

場，一個帶電粒子以某一初速度由力點進入這個區(qū)域沿直線運動，從。點離開區(qū)域；如果將

磁場撤去，其他條件不變，則粒子從4點離開場區(qū)；如吳將電場撤去，其他條件不變，則這

個粒子從〃點離開場區(qū)。已知BC=CD,設粒子在上述三種情況下，從1到8、從力到C和從

力到〃所用的時間分別是力、左和右,離開三點時的動能分別是反、笈2、及3,粒子重力忽略

不計，以下關系正確的是i)

B:

?I

?I

II

?I

ci

1I

圖8-2-1

A.fi=t2V￡3B.￡iV￡2=

C.反1>%=反3D.￡ii=

［審題指導］

(1)當電場、磁場同時存在時，粒子做運動

提示：勻速直線運動C

(2)只有電場時，粒子做_______運動，用公式求時間。

提示：類平拋運動人=§

(3)只有磁場時，粒子做運動，用與速度的比值求時間。

提示：勻速圓周運動弧長

［解析］當電場、磁場同時存在時，粒子做勻速直線運動，此時qE=qvB；當只有電場

時，粒子從4點射出，做類平拋運動，由運動的合成與分解可知，水平方向為勻速直線運動,

所以6=6；當只有磁場時，粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，速度大小不變，但路

程變長，則12Vt3,因此A選項正確。粒子從夕點射出時，電場力做正功，動能變大，故C

選項正確。

［答案］AC

［方法規(guī)律］

洛倫茲力對運動電荷(或帶電體)不做功，不改變速度的大小，但它可以改變運動電荷的

速度方向，影響帶電體所受其他力的大小，影響帶電體的運動時間等。

［針對訓練］

1.如圖8-2-2所示，在豎直絕緣的平臺上，一個帶正電的小球以水平速度的拋出，落

在地面上的4點，若加一垂直紙面向里的勻強磁場，則小球的落點()

-PQ

圖8-2-2

A.仍在力點

B.在1點左側

C.在4點右側

D.無法確定

解析：選C洛倫茲力雖不做功，但可以改變小球的運動狀態(tài)（改變速度的方，S

向），小球做曲線運動，在運動中任一位置受力如圖所示，小球受到了斜向上的洛（

ma—OvBcOS0

倫茲力的作用，小球在豎直方向的加速度的=C/''—＜g,故小球平拋的時

m

間將增加，落點應在月點的右側。

2.（多選）如圖8-2-3所示，力砥為豎直平面內的光滑絕緣軌道，其中力〃為傾斜直軌道，

頗為與月“相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強磁場中，磁場方向