2021版新高考物理二轮专题复习篇 专题4 第2讲　磁场的性质　带电粒子在磁场及复合场中的运动word版含解析

磁场的性质　带电粒子在磁场及复合场中的运动 [建体系·知关联] [析考情·明策略] 考情分析 纵览2020年山东、海南、北京、天津各省市等级考物理试题，主要考查磁场的叠加以及通电导线受到的安培力的比较与计算、带电粒子在磁场中运动的临界问题和多解性问题。难度中等。 素养呈现 1.电流磁场的判断 2.安培力、洛仑兹力方向的判断 3.带电粒子在磁场、复合场中的运动规律 素养落实 1.会应用安培定则判断电流周围的磁场 2.掌握左手定则判断安培力和洛仑兹力的方法 3.灵活应用几何关系和圆周运动规律分析求解带电粒子在磁场、复合场中的运动 考点1| 磁场及其性质 磁场方向的判断及磁场叠加 (1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。 (2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点处磁感线的切线方向。 (3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点的磁感应强度的矢量和。 [案例1]　(2020·浙江7月高考·T9)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则(　　) A．b点处的磁感应强度大小为0 B．d点处的磁感应强度大小为0 C．a点处的磁感应强度方向竖直向下 D．c点处的磁感应强度方向竖直向下 [题眼点拨]�———�通有方向相同的电流I1和I2，I1>I2”电流大小不同，表明两电流在同一位置形成的磁场磁感应强度大小不同。 C　[通电直导线周围产生磁场方向由安培定则判断，如图所示，I1在b点产生的磁场方向向上，I2在b点产生的磁场方向向下，因为I1>I2，即B1>B2，则在b点的磁感应强度不为零，A错误；如图所示，d点处的磁感应强度不为零，a点处的磁感应强度竖直向下，c点处的磁感应强度竖直向上，B、D错误，C正确。 ] 安培力作用下的力电综合 1．两个常用的等效模型 (1)变曲为直：图甲所示通电导线，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。 　　　　　甲　　　　　　　　　乙 (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铁，如图乙。 2．安培力作用下力学问题的解题思路 (1)选定研究对象：通电导线(或通电导体棒)。 (2)变三维为二维：画出平面受力图，其中F⊥B，F⊥I。 (3)根据力的平衡条件或牛顿运动定律列方程。 [案例2]　如图所示，质量为m、长为L的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。当棒中通以恒定电流后，金属棒向右摆起后两悬线与竖直方向夹角的最大值为θ＝60°，下列说法正确的是(　　) A．电流由N流向M B．悬线与竖直方向的夹角为θ＝60°时，金属棒处于平衡状态 C．悬线与竖直方向的夹角为θ＝30°时，金属棒的速率最大 D．恒定电流大小为 [题眼点拨]　①“向右摆起”表明安培力方向向右，可判电流方向。 ②“最大值为θ＝60°”表明θ＝60°时，速率为零，但不是平衡位置。 C　[由题意可知，金属棒所受安培力垂直MN水平向右，根据左手定则可知电流方向由M流向N，选项A错误；悬线与竖直方向的夹角为θ＝60°时，金属棒的速率为零，但受力不为零，并非处于平衡状态，选项B错误；由对称性可知，悬线与竖直方向的夹角为θ＝30°时，金属棒的速率最大，选项C正确；在θ＝30°时，对金属棒进行受力分析如图所示，金属棒在垂直悬线方向受力平衡，mgsin 30°＝Fcos 30°，则tan30°＝，解得I＝，选项D错误。] [题组训练] 1．(2020·山东新高考名校联考)如图所示，在等边三角形ABC的两个顶点A、B处垂直于纸面固定两根互相平行的长直导线，导线中通以方向如图所示、大小相同的电流。CE垂 ... ...