人教高中物理专题08 磁场 带电粒子在磁场中的运动（精讲）.docx

2023年高考物理二轮复****讲练测
专题08 磁场 带电粒子在磁场中的运动（精讲）
精讲考点
精讲内容
考点1
磁感应强度的叠加
考点2
安培力作用下的平衡和动力学问题
考点3
带电粒子在有界磁场中的运动
考点4
磁场中的放缩圆、旋转圆、平移圆和磁聚焦模型
考点5
磁场中的各类仪器的原理
考点6
带电粒子在组合场中的运动
考点7
带电粒子在叠加场中的运动
【知识体系构建】
【典例方法突破】
磁感应强度的叠加
【例1】（2022年全国乙卷）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
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50μT
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
【答案】BC
【详解】A．如图所示
地球可视为一个磁偶极，磁南极大致指向地理北极附近，磁北极大致指向地理南极附近。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轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，A错误；
B．磁感应强度为矢量，故由表格可看出此处的磁感应强度大致为计算得B ≈ 50μT
B正确；
CD．由选项A可知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，则第2次测量，测量，故y轴指向南方，第3次测量，故x轴指向北方而y轴则指向西方，C正确、D错误。故选BC。
【例2】（2021年福建卷）如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则（　　）
A．O点的磁感应强度为0
B．O点的磁感应强度方向由O指向c
C．e点的磁感应强度方向沿y轴正方向
D．e点的磁感应强度方向沿y轴负方向
【答案】BD
【详解】AB．由题知，四条导线中的电流大小相等，且到O点的距离相等，故四条导线在O点的磁感应强度大小相等，根据右手螺旋定则可知，四条导线中在O点产生的磁感应强度方向，如图所示
由图可知，与相互抵消，与合成，根据平行四边形定则，可知O点的磁感应强度方向由O指向c，其大小不为零，故A错误，B正确；
CD．由题知，四条导线中的电流大小相等，a、b到e点的距离相等，故a、b在e点的磁感应强度大小相等，c、d到e点的距离相等，故c、d在e点的磁感应强度大小相等，根据右手螺旋定则可知，四条导线中在O点产生的磁感应强度方向，如图所示
由图可知与大小相等，方向相反，互相抵消；而与大小相等，方向如图所示，根据平行四边形定则，可知两个磁感应强度的合磁感应强度沿y轴负方向，故C错误，D正确。故选BD。
【方法规律归纳】
(1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。
(2)磁场中某点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。
(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场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。
安培力作用下的平衡和动力学问题
【例3】（2022年重庆一诊）为探测某空间存在的匀强磁场磁感应强度的大小，某同学用绝缘细线将质量为、长为的直导线悬于点，如图所示，通有大小为的电流时，导线稳定在细线与竖直方向的夹角为处：电流变为时，导线稳定在细线与竖直方向的夹角为处。已知磁场方向平行于纸面，直导线垂直于纸面，重力加速度为，则该匀强磁场的磁感应强度大小为（    ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】设直导线受安培力方向与水平方向的夹角为β，则对直导线受力分析可知
； ； 解得
同理当电流变为时可得 解得β=30°；故选C。
【例4】（2022年湖北卷）如图所示，两平行导轨在同一水平面内。一导体棒垂直放在导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数恒定。整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定，方向与金属棒垂直、与水平向右方向的夹角