專題8磁場（含復(fù)合場）

【年高考命題預(yù)測】

磁場部分近年的考察分為兩個方向，一個是對基本概念原理和物理學(xué)史的考察，主要集中于對于磁感

應(yīng)強(qiáng)度的定義，安培力大小方向的判斷，磁感線的性質(zhì)，右手安培定則等這些電磁學(xué)部分基本的概念

原理的認(rèn)識和理解，重在理解。命題形式會側(cè)重于設(shè)置新的情景，提出模棱兩可的判斷選項(xiàng)，考察理

解是否透徹全面,另外一個就是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動，由于帶電粒子僅在洛倫茲力作用下，

若速度方向和磁場垂直.將做勻速圓周運(yùn)動，而不同的磁場區(qū)域?qū)A周運(yùn)動軌跡也會有不同的影響，

水平邊界的，圓形邊界的勻強(qiáng)被場，這個命題是經(jīng)常考察的形式，而且還可以和其他復(fù)合場里面的運(yùn)

動結(jié)合，把功能關(guān)系和類平拋運(yùn)動結(jié)合，把安培力做功和機(jī)械能變化結(jié)合，把電磁力和經(jīng)典動力結(jié)合

起來，這是選擇題部分的一個熱門考點(diǎn)和命題方向。

安培力的考察不但考察安培力的大小方向判斷，而且考察安培力做功的情況，涉及到安培力做功是個

難點(diǎn)也是個熱點(diǎn)，年高考仍然會就這些熱門考點(diǎn)命題。我們的備考工作首先做到概念清晰，理解到位。

對安培力做功，既要明確安培力做功和閉合回路電功的關(guān)系，又要清楚安培力做功和動能變化的功能

關(guān)系.安培力做功和機(jī)械能守恒的關(guān)系，這種綜合性的偏難的題目要多訓(xùn)練多熟悉，選擇題容易涉及。

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動，做到熟悉相關(guān)物理量的表達(dá)式，包括向心力，半徑，周期，線速

度，知道這些物理量與什么有關(guān)，選項(xiàng)出現(xiàn)時能夠快速做出判斷。

【年高考考點(diǎn)定位】

作為一個熱門的考點(diǎn)，一個每年必考的考點(diǎn)，近年來命題形式頻出新意，主要側(cè)重于兩個方面，一個

是描述磁場的相關(guān)物理量和定義的考察，如磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、安培力、左手定則、右手定

則等，考察這些基本的概念，不過情景可能會新。另外一個方面就是帶點(diǎn)粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動和

安培力做功，涉及到運(yùn)動過程的描述和功能關(guān)系。

【考點(diǎn)pk】名師考點(diǎn)透析

考點(diǎn)一、磁場和磁感應(yīng)強(qiáng)度

【名師點(diǎn)睛】

1、磁場：性質(zhì)是對放入其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有力的作用。磁場的強(qiáng)弱用磁感應(yīng)強(qiáng)度B表示,

F

方向?yàn)樾〈裴橃o止時N極所指的方向。大小定義為B="，此定義為電流垂直磁場時所受到的磁場

力與電流大小和長度的比值，當(dāng)然只針對一小段長度，我們稱之為電流元（微元法）。

2、磁感線：與電場線的相同點(diǎn)都是假設(shè)的不存在的，都以切線方向表示磁場方向（或電場方向），

不同點(diǎn)電場線是不閉合的，而滋感線是閉合的。常見磁場的磁感線如下

地磁S極地理北極

條形磁鐵睛形磁鐵

3、磁通量：穿過平面的磁感線的多少。對勻強(qiáng)磁場，若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,平面面積為S,夾角

為氏則有磁通量。=8Ssin。

考點(diǎn)二、安培右手定則

【名師點(diǎn)睛】

1、直線電流的磁場：右手握著通電直導(dǎo)線，大拇指指向電流的方向，四指環(huán)繞的方向即磁場的方向。

磁場特點(diǎn)為以直導(dǎo)線為中心軸以一組同軸圓環(huán)，離軸越遠(yuǎn)，微感應(yīng)強(qiáng)度越弱。

2、環(huán)形電流的磁場：右手握著環(huán)形電流，四指環(huán)繞的方向?yàn)殡娏鞣较颍竽粗杆傅姆较蚓褪侵行?/p>

軸線處磁場的方向，也就是磁場的N極。磁場特點(diǎn)環(huán)形電流內(nèi)部和外部的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，大拇

指指的是內(nèi)部的磁場方向。

3、通電螺線管的磁場：右手握著通電螺線管，四指環(huán)繞的方向?yàn)殡娏鞣较颍竽粗杆傅姆较蚓褪?/p>

中心軸線處磁場的方向，也就是磁場的N極。磁場特點(diǎn)類似于條形磁鐵的磁場，螺線管內(nèi)部為勻強(qiáng)磁

場。

考點(diǎn)三、帶點(diǎn)粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動

【名師點(diǎn)睛】

1、洛倫磁力（左手定則）：伸開左手，讓磁感線穿過手心，四指直向正電荷運(yùn)動的方向或者負(fù)電荷

運(yùn)動的反方向，大拇指所指的就是洛倫茲力的方向。大小表達(dá)式為尸二力為sin。，。為速度與磁場

的夾角。注意的是，洛倫茲力的方向總是垂直于磁場和速度所決定的平面。所以洛倫茲力不會做功。

2、速度方向垂直磁場方向進(jìn)入磁場的帶點(diǎn)粒子，由于洛倫茲力總是和速度方向垂直，只改變速度大

V2

小不改變速度方向，粒子將做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力："3=〃?一，粒子在磁場中勻

r

mv2兀r27Tfnv27r，n

速圓周運(yùn)動半徑為/*=1；。圓周運(yùn)動周期7=—=-提醒大家注意周期和速度無

qBvvqBqB

關(guān)。

3、水平邊界的勻強(qiáng)磁場中，帶電粒子進(jìn)磁場時速度與邊界的夾角和出磁場時速度與邊界夾角相同，

即具有對稱性。圓形邊界的勻強(qiáng)磁場，若粒子沿磁場半徑方向進(jìn)入磁場，必定還沿半徑方向離開磁場。

由于粒子在磁場中的運(yùn)動涉及較多的幾何關(guān)系，所以借助某些結(jié)論可以縮短計(jì)算時間。

考點(diǎn)四、帶點(diǎn)粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動

【名師點(diǎn)睛】

1、質(zhì)譜儀：通過一個加速電場：=u=J型，垂直磁場進(jìn)入勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動，

2Vtn

圓周運(yùn)動半徑一二"二」當(dāng)，打在水平邊界上的間距為4=2r=力坐，對于電荷數(shù)相同質(zhì)量

qB\qB~NqB~

數(shù)不同的同位素，可以通過打在不同位置而區(qū)分開，而且可以通過間距分析粒子的比荷大小。結(jié)構(gòu)簡

圖如下

2、回旋加速器：兩個半圓的D行金屬盒構(gòu)成，金屬盒內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，兩個金屬盒的間隙處加油高

頻交流電，帶點(diǎn)粒子在其中一個D行盒中做半個周期的勻速圓周運(yùn)動，經(jīng)過高頻交流電，被電場加速,

讓后進(jìn)入對面的D行盒再做半個周期的勻速圓周運(yùn)動，再回到縫隙處的高頻交流電時，電場方向剛好

反向，粒子繼續(xù)加速，這樣如比循環(huán)，粒子的速度越來越大，圓周運(yùn)動半徑越來越大，最終達(dá)到D行

盒的半徑而離開D行盒，獲得高速粒子。注意合交流電的周期等于粒子在勻強(qiáng)磁場中圓周運(yùn)動的周期

?粒子最終的速度由D行盒的半徑和磁感應(yīng)強(qiáng)度決定，與加速電壓無關(guān)。

3、速度選擇器（磁流體發(fā)電機(jī)）：帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后，由于受到洛倫茲力的作用而使得正負(fù)

粒子偏向不同的方向,如下圖所示，從而使得A板帶負(fù)申..B板帶正中..從而在AB之間形成電場和

電壓。當(dāng)粒子不再偏轉(zhuǎn)時，設(shè)AB之間電壓為〃，間距為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,則能夠通過而不偏轉(zhuǎn)

【答案】D

【解析】

試題分析：從上圖可知，其中A粒子的運(yùn)動半徑為：d-R-?r--$33:=5:1-cos33:）；3粒子的運(yùn)動半徑同

葉平

理可得：，力［1-必6口。則N，?--；一,所以A、：?..先項(xiàng)錯誤；據(jù)匕可知18五所以兩粒子

的?之比是"I則D選項(xiàng)正確。

7H2

考點(diǎn)：本題考查帶點(diǎn)粒子在句強(qiáng)磁場中的運(yùn)動。

2.【江西省新余一中、宜春中學(xué)屆高三9月聯(lián)考物理試題】如圖，兩個初速度大小相同的同種離子a

和b,從0點(diǎn)沿垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后打到屏P上。不計(jì)重力。下列說法正確的有（）

A.asb均帶正電

B.a在磁場中飛行的時間比b的短

C.a在磁場中飛行的路程比b的短

D.a在P上的落點(diǎn)與0點(diǎn)的距離比b的近

【答案】AD

【解析】

試題分析：根據(jù)左手定則，石、。均帶正電，A正確；兩粒子在磁場中運(yùn)動周期相同，所以a在磁場中

飛行的時間比b的長，B錯，兩粒子在磁場中運(yùn)動半徑相同，所以a在磁場中飛行的路程比b的長，

a在P上的落點(diǎn)與。點(diǎn)的距離比b的近，C錯D對。兩粒子在磁場中的運(yùn)動情況如下圖所示：

考點(diǎn)：洛倫茲力勻速圓周運(yùn)動

【三年高考】12、13、14高考試題及其解析

?-------------------------2014年高考真題-----------------?

1.【?新課標(biāo)全國卷【】關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)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(dǎo)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(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)

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

【答案】3

【解析】

試題分析：根據(jù)安培左手定則，伸開左-使大報指和四指基直，四指指向電流方向，磁感線穿過手心，

大拇指所指的方向就是安培力的方向，可叱安培大二萬向即大時指方向總是垂直于電流方向即導(dǎo)線也就是

四指指向，選項(xiàng)A錯。而磁場方向穿過手心.大拇指垂直弓心場方向和電流方向做決定的平面，即

安培力的方向垂直于磁場方向，選項(xiàng)3對。根堀Z：..：口的大小的廿算公式F=3〃sin6,6是磁場方向和

電流方向的夾角，所以安培力大小與通電導(dǎo)線R磁場方向的夾角有關(guān)，選項(xiàng)C錯。若直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直

角，則前半段受安培力為315sin6,后半段受安培力為E=8/工cos6,由于夾角6不確定，所以

月月的合力不一定等于工，所以選項(xiàng)二錯。

【考點(diǎn)定位】安培左手定則

2.【?海南卷】下列說法中，符合物理學(xué)史實(shí)的是

A.亞里士多德認(rèn)為，必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動；沒有力的作用，物體就靜止

B.牛頓認(rèn)為，力是物體運(yùn)動狀態(tài)改變的原因，而不是物體運(yùn)動的原因

C.麥克斯韋發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流可以在其周圍產(chǎn)生磁場

D.奧斯特發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線通電時，導(dǎo)線附近的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)

【答案】A3D

【解析】

試題分析：在亞里士多德的時代，人們根據(jù)生產(chǎn)生后的實(shí)際經(jīng)瞼感受到，物體的運(yùn)動都是需要有力的作用

的，A正確；牛頓根據(jù)伽利略的研究成果提出慣性的aW，并繼承和發(fā)展了伽利略的觀點(diǎn)，認(rèn)為物體運(yùn)

動的維持不需要力，運(yùn)動的改變才需要力，3一心；奧斯匕友現(xiàn)通電導(dǎo)線下方的小磁針會偏轉(zhuǎn)，從而

發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，故c?錯。對.

考點(diǎn)：物理學(xué)史

3.【?北京卷】帶電圈子入〃在同一勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，它們的動量大小相等，口運(yùn)動的

半徑大于6運(yùn)動的半徑。若a、力的電荷量分別為公、加質(zhì)量分別為雙、垢周期分別為。、。。則

一定有

D.心〈逛

A.%<qbB.m,<mbC.L<Tb

tna網(wǎng),

【答案】A

【解析】

試題分析：根據(jù)洛倫茲力提供向心力有，=—?可得離彳二;運(yùn)動半徑為出=絲=二，離子的

.nBqBq

動量大小相等，且在同一個磁場中，則成反比，F(xiàn);七＞.七，可得會V?；,A正確；已知它們的動

量大小相等，但不知速度的大，J俁系，無法比質(zhì)量大小?系，3錯誤；因?yàn)?=:三，不知速度

V

的大小關(guān)系，無法比較它們的周期大小，「二誤；E為不知道*量的關(guān)系，所以它們的比荷的大小關(guān)系

不能確定，。錯誤.

【考點(diǎn)定位】帶電粒子在磁場中的運(yùn)動規(guī)沁

4.【?新課標(biāo)全國卷II】如圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖。圖中，永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場，硅微條徑

跡探測器可以探測粒子在其中運(yùn)動的軌跡。宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子。當(dāng)這些粒子從

上部垂直進(jìn)入磁場時，下列說法正確的是

永：硅微條徑

磁:跡探測器

鐵：

]■■一.一■■■■—?

A.電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同

B.電子和正電子在磁場中的運(yùn)動軌跡一定相同

C.僅依據(jù)粒子的運(yùn)動軌跡無法判斷此粒子是質(zhì)子還是正電子

D.粒子的動能越大，它在磁場中運(yùn)動軌跡的半徑越小

【答案】AC

【解析】

試題分析：由于電子和正電子帶電性相反，若入射速度方向相同時，受力方向相反，則偏轉(zhuǎn)方向一定相反,

選項(xiàng)A正確；由于電子和正電子的入射速度大小未知，根型廠=一可知，運(yùn)動半徑不一定相同，

a,B

17,V

選項(xiàng)3錯誤；雖然質(zhì)子和正電子帶電鰭廠電性相卮，但是兩省的動量大小未知，根據(jù)＞=——，則根據(jù)運(yùn)

aB

動軌跡無法判斷粒子是質(zhì)子還是正電子，選嚀二疝由E產(chǎn)1"“二，則＞="=/嗎,可知粒

卜2aBaB

▲▲

子的動能越大，它在磁場中運(yùn)動軌跡的"壯越大，選RD錯誤.

造點(diǎn)定位】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動。

【知識拓展】熟練掌握粒子在磁場中軌跡半徑的公式廠=—并能靈活的應(yīng)用；并能知道基本粒子正電子

及質(zhì)子的質(zhì)量及電量關(guān)系；

5.【?新課標(biāo)全國卷I】如圖，業(yè)V為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場

（未畫出）。一帶電粒子從緊贓鋁板上表面的。點(diǎn)垂直于鋁板向上射出，從。點(diǎn)穿過鋁板后到達(dá)加的

中點(diǎn)。，已知粒子穿越鋁板時，其動能損失一半，速度方向和電荷量不變，不計(jì)重力。鋁板上方和下

方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為（）

A.2B.V2C.1D.—

【答案】D

【解析】

試題分析：粒子垂直于磁場方向進(jìn)入磁場，在洛倫茲亡工用下的」速圓周運(yùn)動，在薄板上方，里=上,

2密

在薄板下方駕==，即可得三.=-/上1.村》穿越鋁板時動能損失一半，可得

-姆：姆：姆

=2x—ntv、:,即v,=JIv、，帶\可得”.:八j照選項(xiàng)3對。

11

22-522

【考點(diǎn)定位】帶點(diǎn)粒子在勻強(qiáng)磁燈中的運(yùn)戲

6.【?海南卷】如圖，兩根平行長直導(dǎo)線相距21,通有大小用等、方向相同的恒定電流：ab、。是

導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距禹分別為《、/和3/。關(guān)于這二點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，

2

下列判斷正確的是

abc

???

A.a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比。處的大

B.b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等

C.&、。兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同

D.。處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零

【答案】AD

【解析】

試題分析：由右手定則可以判斷，。兩處的磁場是兩電流右：、。處產(chǎn)生的磁場相加，但M距離兩導(dǎo)線比

。近，故2處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比二處的大，A對;..與右側(cè)電流距離相同，故右側(cè)電流對此兩處的磁

場要求等大反向，但因?yàn)樽髠?cè)電流要求此兩劃“工小不同、方向相同的磁場，故，。兩處的磁感應(yīng)

強(qiáng)度大小不相等，3錯；由右手定則可處，a處磁毋工直紙面向工，，處磁場垂直紙面向外，C?錯；.，與兩

導(dǎo)線距離相等，故兩磁場疊加為零，D對。

考點(diǎn)：磁場疊加、右手定則

7.【?江蘇卷】如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間，線圈中電流為/,線圈

間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小8與/成正比，方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面，此時通過霍爾元件

的電流為/〃，與其前后表面相連的電壓表測出的霍爾電壓/滿足：&=苦,式中衣為霍爾系數(shù)，d

為霍爾元件兩側(cè)面間的距離。電阻〃遠(yuǎn)大于他霍爾元件的電阻可以忽略，則（）

A.霍爾元件前表面的電勢低于后表面B.若電源的正負(fù)極對調(diào)，電壓表將反偏

C.乙與/成正比D.電壓表的示數(shù)與總消耗的電功率成正比

【答案】CD

【解析】

試題分析：根據(jù)左手定則可以判斷出霍爾在井中的舁電物質(zhì)所丁安培力指向后表面，即將向后表面?zhèn)纫疲?/p>

又由于該導(dǎo)電物質(zhì)為電子，帶負(fù)電，因此后表面的電涉將低于時送面的電勢，故選項(xiàng)A錯誤；若電源的正

負(fù)極對調(diào)，磁場方向與圖示方向相反，同時由電路結(jié)構(gòu)可知，流絳霍爾元件上下面的電流也將反向，因此

電子的受力方向不變，即前后表面電勢禹底情況不變，故選項(xiàng).3錯誤；由電路結(jié)構(gòu)可知，;與上并聯(lián)后與

線圈串聯(lián)，因此有：；=七&%,故透項(xiàng)C正聲'之消耗的電功率？：=（匹％）:&=±乙＞

&&"'&

顯然巳與月成正比，又因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度+「3與；盧工比，即F4入成正比，電壓表的示數(shù)a區(qū)

d

則上與年成正比，所以二與之消耗的叱力率巳仁三比，的七項(xiàng)。正確。

【考點(diǎn)定位】本題主要考查了電珞的串并聯(lián)關(guān)系、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用分析問題，

屬干中檔題.

8.【?浙江卷】如圖1所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為人其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，

磁感應(yīng)強(qiáng)度為凡垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從b0時刻起，棒上有如圖2所示的持

續(xù)交流電流A周期為T,最大值為/勿，圖1中,所示方向?yàn)殡娏髡较颉t金屬棒（）

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

D.受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功

【答案】ABC

【解析】

【試題分析】由圖知在"二時間內(nèi)根據(jù)左手定則可判斷金屬棒受向右的安培力，且安培力的大小九32

保持不變，再根據(jù)牛頓第二定律3=3遼知金阿律先向右/習(xí)加速運(yùn)動，在7>7?時間內(nèi)，電流變?yōu)榉?/p>

方向，同理安培力方向向左，大小不變，故￡屬棒向方效做勺減速運(yùn)動，工時刻速度恰好減為零，然

后重復(fù)運(yùn)動，具門：圖如圖所示：

故A、3、C正確；受到的安培力在一個周期內(nèi)先做正功，后做負(fù)功，故D錯誤。

【著點(diǎn)定位】安培力、牛頓第二定律、功

【方法技巧】要注意安培力方向的分析、畫出一:圖像會使物體住運(yùn)動更加直觀

9.【?安徽卷】“人造小太陽”托卡馬克裝置使用強(qiáng)磁場約束高溫等離子體，使其中的帶電粒子被盡

可能限制在裝置內(nèi)部，而不與裝置器壁碰撞，已知等離子體中帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度

7成正比，為約束更高溫度的等離子體，則需要更強(qiáng)的磁場，以使帶電粒子在磁場中的運(yùn)動半徑不變，

由此可判斷所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度8正比于

A.5B.TC./D.T2

【答案】A

【解析】

試題分析：粒子在磁場中運(yùn)動的半徑滿工A=上，即2不殳時，[與3成正比，由題意知粒子的動能與溫

度成正比，即】：與丁成正比，綜上可知，Bx-Jr,八正產(chǎn)

【考點(diǎn)定位】帶電粒子在磁場中的運(yùn)動

【應(yīng)試技巧】做題時多引用一些二級結(jié)論，弓大大提高做題速度，但在做解答題時，需注意原始表達(dá)式的

書寫?

10.[?上海卷】如圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場中，面積為S的矩形剛性導(dǎo)線框aAd可繞過

ad邊的固定軸必’轉(zhuǎn)動，磁場方向與線框平面垂直。在線框中通以電流強(qiáng)度為/的穩(wěn)恒電流，并使

線框與豎直平面成。角，此時曲邊受到相對。。'軸的安培力力矩大小為

KRfSR

(A)ISBsme(B)ISBcos。(C)」一(D)」一

sin0cos。

【答案】A

【解析】

試題分析：兒邊電流方向與ad平行，馬磁場垂直，所以fY力大小為F=5遼=即尤，方向根據(jù)左手

定則判斷豎直向上，所以安培力的力臂2轉(zhuǎn)軸,?七力之間的距離，根據(jù)幾何關(guān)系可得力臂大小為

VSsin所以安培力的力矩為8/J?xJZ/n6=B/Ssin6,對照選項(xiàng)人對。

考點(diǎn)：左手定則力矩

?-----------------------2013年高考真題------------------?

1.【?新課標(biāo)全國卷n】如圖，在光滑絕緣水平面上，三個帶電小球a、b和C分別位于邊長為/的

正三角形的三個頂點(diǎn)上；a、b帶正電，電荷量均為Q,c帶負(fù)電.整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強(qiáng)電場

中.已知靜電力常量為k.若三個小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大小為()

5.................O

V

.V^kq#kq

A什B-

3kq2V5kq

L.0.]2

【答案】3

【解析】

試題分析由題意，三個小球?yàn)樘幱陟o止?fàn)顟B(tài)：對C球而齊dI?兩球在：球所在位置處產(chǎn)生的合場強(qiáng)與勺

強(qiáng)電場的場強(qiáng)等大反向，故勻強(qiáng)電電場的場強(qiáng)二二二等8*1：冬，3正確.

【考點(diǎn)】磁場的疊加

2.【?廣東卷】如圖所示，兩個初速度大小相同的同種離子a和b,從。點(diǎn)沿垂直磁場方向進(jìn)入勻

強(qiáng)磁場，最后打到屏P上.不計(jì)重力.下列說法正確的有()

B

P

A.a、b均帶正電

B.a在磁場中飛行的時間比b的短

C.a在磁場中飛行的路程比b的短

D.a在P上的落點(diǎn)與（）點(diǎn)的距離比b的近

【答案】AD

【解析】

試題分析由左手定則可知A正確；根據(jù)洛仁茲力提供應(yīng)，?小有3”=正，解得；=青，由于同種粒子

且速度相同，所以在磁場中運(yùn)動的軌道半徑木「「小意圖如圖所爾，從圖中可以看出b離子軌跡為半圓，a

離子軌跡超過半圓，3、C錯誤，D正確.

【考點(diǎn)】帶點(diǎn)粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動

3.[?新課標(biāo)全國卷I】如圖，半徑為尸的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的橫截面（紙面），磁感應(yīng)強(qiáng)

度大小為B,方向垂直于紙面向外.一電荷量為。（力0）、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射

入磁場區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為*已知粒子射出磁場與射入磁場時運(yùn)動方向間的夾角為60。，則

粒子的速率為（不〃重力）（）

“bg

qBRqBR

A

3qBR2qBR

2mm

【答案】B

【解析】

試題分析由3好=竽可得\=警，作出粒子運(yùn)動軌跡加圖所示，根據(jù)幾何知識得半徑，=.?,故3正確.

x?L

【考點(diǎn)】帶電粒子在圓形磁場中的運(yùn)動

4.【?重慶卷】如圖所示，一段長方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長都為a和b,內(nèi)有帶電量為。

的某種自由運(yùn)動電荷.導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場中，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

B.當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時，測得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為〃且上表面的電勢比下

表面的低.由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動電荷數(shù)及自由運(yùn)動電荷的正負(fù)分別為（）

上

下

,IB《DIEp

M|q|aU負(fù)|q|aU'正

L|q|bU*貝U-|q|bU*止

【答案】c

【解析】

試題分析本題考查帶電粒子在電場和磁場交成的復(fù)合場中的運(yùn)計(jì)情況，要求學(xué)生的綜合分析能力較強(qiáng).導(dǎo)

電材料上表面的電勢比下表面的低，故導(dǎo)電材料內(nèi)部的電場方向?yàn)樨Q直向上.由于電流方向?yàn)樗较蛴遥?/p>

假設(shè)運(yùn)動電荷為正電荷，則由左手定則為知電荷受到的洛倫茲力豎直向上，而運(yùn)動電荷受到的電場力也豎

直向上，不能平衡，所以運(yùn)動電荷不是正史荷，即式電荷一定年負(fù)電荷.取長為；的這段導(dǎo)電材料進(jìn)行分析，

電荷通過這段導(dǎo)電材料所用的時間為:，則匚由運(yùn)動電荷工"&J速度時間：內(nèi)通過的電荷量Q=N導(dǎo)

電材料內(nèi)部的電場三根據(jù)自由運(yùn)動電荷力迺過導(dǎo)電材料門受力平衡，即受到的電場力等于洛倫茲力，

所以g=外3代入后有：==；3="，立以。=亙："住這段導(dǎo)七材料中，所含自由電荷的個數(shù)、=￡=建，

而這段材料的體積\'=ab：,所以該導(dǎo)電1科單位僅僅內(nèi)自由這切電荷數(shù)n=1=系，選項(xiàng)C正確.

【考點(diǎn)】霍爾元件

5.【?安徽卷】圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個頂點(diǎn)上，

導(dǎo)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(diǎn)沿垂直于紙面的方向

向外運(yùn)動，它所受洛倫茲力的方向是（）

效己

/、、

?/、、、、

//''、、

%’.0'⑻

'、、、/?6

、、X//

、、Z/

Vc

A.向上B.向下

C.向左D.向右

【答案】3

【解析】

試題分析本題考查安培定則、矢量合成、左手定則的知識.葉用安培定則分別判斷4個直線電流在。點(diǎn)產(chǎn)

生的磁場方向，因?yàn)槠浯鸥袘?yīng)強(qiáng)度的大，:汨等，對F“.二?天堂合成可得，合磁場的方向由b指向士由左手

定則可判斷帶電粒子所受的洛倫茲力的方向叵.選項(xiàng)3正確.

【考點(diǎn)】洛倫茲力

?---------------------------2012年高考真題--------------------?

1.【廣東】質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子”和N以不同的速度率經(jīng)小孔s垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運(yùn)

行的半圓軌流如圖2種虛線所示，下列表述正確的是

HX\l

出2

A.4帶負(fù)電，N帶正電

B.”的速度率小于*的速率

C.洛倫磁力對KN做正功

D."的運(yùn)行時間大于M的運(yùn)行時間

【答案】A

【解析】由粒子偏轉(zhuǎn)方向可判斷所受洛倫茲力的方向結(jié)d左手聲?可推知.U帶負(fù)電，V帶正電；由出=上

姆

結(jié)合二和二質(zhì)量和電量都相等，可知上的速度率，??一?.加速率；洛倫茲力不做功；由7=衛(wèi)可知兩粒

卷

子運(yùn)動時間均為半個周期，相等；正確選項(xiàng)為A.

【考點(diǎn)】帶點(diǎn)粒子在磁場中的運(yùn)動

2.【北京】?處于勻強(qiáng)磁場中的一個帶電粒子，僅在磁場力作用下做勻速圈周運(yùn)動。將該粒子的運(yùn)動

等效為環(huán)形電流，那么此電流噴()

A與粒子電荷量成正比B與粒子速率成正比

C與粒子質(zhì)量成正比D與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比

【答案】D

【解析】

試題分析：將該粒子的運(yùn)動等效為環(huán)形電流該粒子。一個周力只通過某一個截面一次，則環(huán)形電流在一

._q

個周期丁內(nèi)的電量為？，根據(jù)電流定義式后一一亍?上磁場力作用下做勺速圈周運(yùn)動，根據(jù)周期公式有

劭兩式聯(lián)立有一三號，環(huán)”:電流與磅匕應(yīng)強(qiáng)度成三比，與粒子質(zhì)量成反比，與粒子電荷量的

平方成正比，而與粒子速率無關(guān)，答案D.

【考點(diǎn)】帶電粒子的運(yùn)動

3.【海南】如圖，在兩水平極板間存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向下，磁場方向垂直于紙

面向里，一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板，若不計(jì)重力，下列四個物理量中哪一個改變

時，粒子運(yùn)動軌跡不會改變？（）

A.粒子速度的大小B.粒子所帶的電荷量C.電場強(qiáng)度【）.磁感應(yīng)強(qiáng)度

【答案】B

【解析】粒子能水平通過電容器則gE=c、=，則改變史:，士?不會打破平衡使粒子的運(yùn)動軌跡發(fā)生改變.

【考點(diǎn)】帶電粒子在電場中的運(yùn)動

4.［天津］如圖所示，金屬棒兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒

中通以由."向'的電流.平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為九如里僅改變下列某一個條件，〃的

相應(yīng)變化情況是

A.棒中的電流變大，。角變大

B.兩懸線等長變短，〃角變小

C.金屬棒質(zhì)量變大，〃角變大

D.磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，伊角變小

【答案】A

【解析】對導(dǎo)棒受力分析，受到的安培九內(nèi)5X573貝IJ【an￡=巴，則當(dāng)棒中的電流變大時，d角變大，A

項(xiàng)正確；從表達(dá)式可以看出，6與懸線走無關(guān)，發(fā)；金屬棒質(zhì)量叫變大，6角變小，C?項(xiàng)錯誤；破

感應(yīng)強(qiáng)度弓變?nèi)耍?角受人，。項(xiàng)錯誤.

G

【方法點(diǎn)撥】此類選擇題屬于分析類選注題，當(dāng)要分析某個物理型與影響它的因素關(guān)系的時候，通常先建

立求解要被分析的某個物理量的表達(dá)式，工過表達(dá)式.,片分析相關(guān)因素對該物理量的影響.

【考點(diǎn)】考查磁場對電流的作用，考查物體「「迂。

5.【江蘇】如圖所示，朗V是磁感應(yīng)強(qiáng)度8勻強(qiáng)磁場的邊界，一質(zhì)量為外電荷量為。粒子在紙面內(nèi)

從。點(diǎn)射入磁場，若粒子速度為助最遠(yuǎn)可落在邊界上的力點(diǎn)，下列說法正確的有

M-----------—~?

**M4=X*

XXXXx

XXXXM

9

Xx>cXX

A.若粒子落在力點(diǎn)的左側(cè)，其速度一定小于外

B.若粒子落在力點(diǎn)的右側(cè)，其速度一定大于昨

C.若粒子落在1點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于%-%

2m

D,若粒子落在1點(diǎn)左右兩側(cè)"的范圍內(nèi)，其速度不可能大于%+繆

2m

【答案】3C

【解析】當(dāng)粒子以速度"垂直于'￡<祖，'磁場時，戢遠(yuǎn)，落在A點(diǎn)，若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè)，速度不一定

小于耳，可能方向不垂直，落在A點(diǎn)的?:」惻，速度一定大于“，所以A錯誤，3正確；若粒子落在

A點(diǎn)的右側(cè)d處，則垂直\D：進(jìn)入時，軌跡直泠以O(shè)H+d,即工=QT+d,已知三2二QT,

qBqB

解得丫=丫.-絲2,不垂直4進(jìn)時，，.八一對，所以C?二珅，。錯誤。

【考點(diǎn)】帶電粒子在句強(qiáng)磁場中的運(yùn)動

【兩年模擬】

?-------------------------2014年名校模擬題-------------------?

1.【?北京市東城區(qū)示范校高三第一學(xué)期12月聯(lián)考試卷】為了科學(xué)研究的需要，常常將質(zhì)子（；H）

和a粒子（：Ho）等帶電粒子貯存在圓環(huán)狀空腔中，圓環(huán)狀空腔置于一個與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁

場（偏轉(zhuǎn)磁場）中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為反如果質(zhì)子和。粒子在空腔中做圓周運(yùn)動的軌跡相同（如圖中

虛線所示），偏轉(zhuǎn)磁場也相同。比較質(zhì)子和。粒子在圓環(huán)狀空腔中運(yùn)動的動能E”和均、運(yùn)動的周

期G和1的大小，有

EETT

A-H=a>H=aB.EH=Ea,TH^TaC.EH^Ea,TH=TaD.EH^Ea,TH^Ta

【答案】3

【解析】

試題分析：粒子在空腔中做勻速圓周運(yùn)動，故滿足013="：—得：五故

*R-

、、、、，

E-.=-v"='口"、「K質(zhì)N、；H）和c，'..；?、：H。）的二是相等的，所以Eu=E；

'2Immm

根據(jù)T=3所以,選項(xiàng)B正確.

Ba▲

考點(diǎn)：帶電粒子在向強(qiáng)磁場中的運(yùn)動問題。

2.[?貴州省遵義市第四中學(xué)高三上學(xué)期第三次月考】如圖，兩個初速度大小相同的同種離子a和b,

從。點(diǎn)沿垂直于磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后打到屏P上.不計(jì)重力.下列說法正確的有（）

A.a、b均帶負(fù)電

B.a在磁場中飛行的時間比b的短

C.a在磁場中飛行的路程比b的大

D.a在P上的落點(diǎn)與（）點(diǎn)的距離比b的遠(yuǎn)

【答案】C

【解析】

試題分析：a、b粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示:

粒子縱5都向下由左手定則可知，久：均帶正叱，故A弋誤；由，=_:可知，兩粒子半徑相

等，根據(jù)上圖中兩粒子運(yùn)動軌跡可知々粒子運(yùn)動軌跡長度大于$粒子運(yùn)動軌跡長度，運(yùn)動時間

a在磁場中飛行的時間比？的長，故3錯誤，C正確；根據(jù)運(yùn)動軌跡可知，在9上的落

點(diǎn)與。點(diǎn)的距離，比力的近，故。錯誤.

考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在磁場中的運(yùn)動。

3.【?貴州省六校聯(lián)盟高三第一次聯(lián)考】如圖所示，一束電子以大小不同的速率沿圖示方向飛入橫截

面為一正方形的勻強(qiáng)磁場區(qū)，在從刈邊離開磁場的電子中，下列判斷正確的是（）

j-XXX；

；xXXX：

II

；xXXX；

II

lxxxx!

ab

A.從〃點(diǎn)離開的電子速度最大

B.從〃點(diǎn)離開的電子在磁場中運(yùn)動時間最長

C.從〃點(diǎn)離開的電子速度偏轉(zhuǎn)角最大

D.在磁場中運(yùn)動時間相同的電子，其軌跡線一定重合

【答案】AD

【解析】

試題分析：電子進(jìn)入磁場，軌跡圓心在入射：、下方，父電子速，從零逐漸增大，逐漸噌大軌跡扇半徑，從

左邊界離開的電子軌跡為半圓，由作圖可知從^點(diǎn)離開得由“仇跡半徑最大，且從己點(diǎn)離開的電子其軌跡

圓心角最小，速度偏轉(zhuǎn)角最小，在磁場中運(yùn)動時間巴」A正確，3錯誤，C錯誤；從左邊界射出的電子軌

跡均為半圖，句速時間相同，D錯誤。

考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在有界磁場中遼旬分析。

4.【?鄭州高三笫一次質(zhì)量預(yù)測】如圖所示，在半徑為A的圓柱形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場。一個電子以速

度為外從加點(diǎn)沿半徑方向射入該磁場，從N點(diǎn)射出，速度方向偏轉(zhuǎn)了60。則電子從必到N運(yùn)行的

時間是0

,2TTR“2兀Rc7iRn昌R

%3%3%3%

【答案】D

【解析】

試題分析：帶電粒子在勺強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期7=二，粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的速度偏向

v:

角等于圓心角，如下圖，則有tan30：=?,.在彳切中運(yùn)動時間

r

60sr1后77WR團(tuán)比后_

t=-rx7=-x—2—=—*—，.可照選項(xiàng)二N。

3606口3v\

考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動

5.【?唐山高三12份月考】如圖所示，兩根長直導(dǎo)線豎育插入光滑絕緣水平桌面上的KN兩小孔中.

。為隊(duì)N連線中點(diǎn)，連線上3。兩點(diǎn)關(guān)于。點(diǎn)對稱。導(dǎo)線均通有大小相等、方向向上的電流。已知

長直導(dǎo)線在周圍產(chǎn)生的磁場的遨感應(yīng)強(qiáng)度6=k,，式中攵是常數(shù)、/是導(dǎo)線中電流、「為點(diǎn)到導(dǎo)線

r

的距離。一帶正電的小球以初速度即從a點(diǎn)出發(fā)沿連線運(yùn)動到〃點(diǎn)。關(guān)于上述過程，下列說法正確的

A.小球先做加速運(yùn)動后做減速運(yùn)動B.小球一直做勻速直線運(yùn)動

C.小球?qū)ψ烂娴膲毫ο葴p小后增大D.小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃?/p>

【答案】BD

【解析】

試題分析：根據(jù)右手螺旋定則可知直線.:處的磁場方向垂直于二。.向里，直線..處的磁場方向垂直于

向外，磁場大小先減小過。點(diǎn)后反向增+根據(jù)左手=；如，帶正電的小球受到的洛倫茲力方向開始時

的方向向上，過。得后洛倫茲力的方向向下,3民：馬知，小球￡成勻速直線運(yùn)動，小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢?/p>

在噌大，故AC錯誤，3。正確.

考點(diǎn)：左手定則及右手螂旋法則

6.【-湖北武漢高三2月調(diào)研】如圖所示，將長度為/'的直導(dǎo)線放置在y軸上，當(dāng)通以大小為I、沿/軸

負(fù)方向的電流后，測得其受到的安培力大小為五、方向沿x軸正方向。則勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能：

（：.在2。/平面內(nèi)，人小為丁

4F

D.在zOy平面內(nèi)，大小為萬

【答案】CD

【解析】安培力垂直與3和：決定的平面zqy,當(dāng)3和：家等7名則有3二工達(dá)=己則3=廣二上達(dá)，JD

正確。

考點(diǎn)：本題考查安培力。

7.【?陜西長安一中等五校高三二模】如圖所示，以直角三角形月”為邊界的有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁

感應(yīng)強(qiáng)度為氏ZJ=60°.AO=L,在。點(diǎn)放置一個粒子源，可以向各個方向發(fā)射某種帶負(fù)電粒子（不

計(jì)重力作用），粒子的比荷為q/m,發(fā)射速度大小都為犯且滿足必="〃/,/如。粒子發(fā)射方向與％邊

的夾角為〃，對于粒子進(jìn)入磁場后的運(yùn)動，下列說法正確的是（）

A.粒子有可能打到4點(diǎn)

B.以飛入的粒子在磁場中運(yùn)動時間最短

C.以〃<30。飛入的粒子在磁場中運(yùn)動的時間都相等

D.在〃、邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出

【答案】AD

【解析】

試題分析：根據(jù)Bqx=,又x-=qBL陰，可得了=上==Z,?又所以當(dāng)"6P時，粒子經(jīng)過上

rBe：

點(diǎn)，所以A正確；根據(jù)粒子運(yùn)動的時間—T,圓公尸上大，時間越長，粒子以3=6下飛入磁場中時，

->.

粒子從A點(diǎn)飛出，軌跡圓心角等于6P,圓，「?一&、：，運(yùn)動的時三最長，所以3錯誤；當(dāng)粒子沿打丁飛人

磁場中，粒子恰好從AC中點(diǎn)飛出，在磁場;運(yùn)動時間也恰好是￡3從r到6T在磁場中運(yùn)動時間先減小

O

后噌大，在AC邊上有一半?yún)^(qū)域有粒子飛出，所以C錯誤；。正研。

考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在旗場中的運(yùn)M

8.【?江西九所重點(diǎn)中學(xué)高三3月聯(lián)考】如圖所示，某一真空室內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場￡在

豎直平面內(nèi)建立坐標(biāo)系X0,在八0的空間里有與場強(qiáng)/垂直的勻強(qiáng)磁場氏在y>0的空恒內(nèi)，將一

質(zhì)量為m的帶電液滴（可視為質(zhì)點(diǎn)）自由釋放，此液滴則沿y軸的負(fù)方向，以加速度a=2g核為重力

加速度）做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)液滴運(yùn)動到坐標(biāo)原點(diǎn)時，被安置在原點(diǎn)的一個裝置瞬間改變了帶電性

質(zhì)（液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變），隨后液滴進(jìn)入X0的空間運(yùn)動.液滴在產(chǎn)：0的空間區(qū)的運(yùn)動過

程中

A.重力勢能一定不斷減小B.電勢能一定先減小后增大

C.動能不斷增大0.動能保持不變

【答案】D

【解析】

試題分析：帶電粒子在工軸二方運(yùn)動時，受鐘電場力bN力作田.由牛頓第二定律可得：

2三7阻=叫1=〃4;g,故4＞叫木當(dāng)帶電粒子進(jìn)入下方磁場時于電場力與重力方向相反，處于平衡.而洛

倫茲力提供向心力，做勻速圖周運(yùn)動.所以重力勢好.「飛J、后噌大，故A錯誤；由于電場力先作負(fù)功后做

正功，所以電勢能先噌大后被小，故3錯誤；J丁做勻速圓周運(yùn)動，則速度的大小不變，則動能不變，故

C錯誤，D正確；

考點(diǎn)：帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動.

9.【?湖南益陽高三下期模考】如圖所示，在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，電荷量為。的液

滴在豎直面內(nèi)做半徑為〃的勻速圓周運(yùn)動.已知電場強(qiáng)度為￡磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則液滴的質(zhì)量和環(huán)

繞速度分別為

,EB%RE押qEBgR

A