六、磁场考点37 磁场、磁感应强度、磁感线(Ⅰ)考点38 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向(Ⅰ)(1)磁场：磁场是磁极(电流)周围存在的一种客观实际存在的特殊物质．(2)磁感应强度：磁感应强度是描述磁场力性质的物理量，定义式为B＝(比值法：B与IL无关)，条件是F⊥I(L)．(3)磁感线：用来形象描述磁场各点强弱和方向的假想曲线；磁感线某点切线方向、该点磁场方向和放入该点小磁针静止时N极指向相同；磁感线疏密与磁场强弱相对应，磁感线是封闭曲线，两条磁感线不会相交．(4)电流周围磁场的分布(如图1所示)图1考点39 安培力、安培力的方向(Ⅰ)考点40 匀强磁场中的安培力(Ⅱ)安培力：磁场对电流的作用，F＝BILsinα，式中α是电流方向与磁场方向的夹角，L为导线的有效长度．闭合通电线圈在匀强磁场中所受的安培力的矢量和为零．①左手定则判断安培力的方向：(如图2所示)图2②安培力的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I6\n所决定的平面．安培力做正功，电能转化为机械能(电动机原理)；安培力做负功(或克服安培力做功)，机械能或其他形式的能量转化为电能(发电机原理)．考点41 洛伦兹力、洛伦兹力的方向(Ⅰ)考点42 洛伦兹力的公式(Ⅱ)(1)洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，当v//B时，F＝0；当v⊥B时，F＝qvB.洛伦兹力垂直于B与v所决定的平面，方向判定利用左手定则．(2)由于F垂直于v，故洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，洛伦兹力对带电粒子不做功．考点43 带电粒子在匀强磁场中的运动(Ⅱ)考点44 质谱仪和回旋加速器(Ⅰ)(1)带电粒子的运动规律若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，则带电粒子做匀速直线运动．若带电粒子垂直进入匀强磁场，则做匀速圆周运动．向心力由洛伦兹力提供：qvB＝m；轨道半径r＝，周期T＝.(2)带电粒子做圆周运动问题①圆心确定：因洛伦兹力指向圆心且与运动速度方向垂直，画出粒子运动轨迹中任意两点洛伦兹力的方向，其延长线的交点即为圆心．②半径确定：一般是利用几何知识、解三角形方法求解．③时间确定：利用圆心角与弦切角的关系计算圆心角大小，由t＝T可求得带电粒子在磁场中的运动时间．(3)质谱仪是测量同位素质量及含量百分比的仪器．一束带电离子通过质谱仪电场和磁场后，比荷不同的便被分开，如图3所示．由动能定理得：v＝，r＝＝，进入同一磁场时，r∝，且U、B、r能直接测量，因此可用此装置来测量比荷．6\n图3图4(4)回旋加速器中交变电压的周期等于粒子在磁场中运动的周期，粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒的半径确定，如图4所示．T电＝T圆＝vm＝(R：D形盒半径)Ek＝mv＝(与U无关)考点热身精练1．(多选)(2022·广东六校第三次联考)下列有关电荷所受电场力和磁场力的说法中，正确的是( )A．电荷在磁场中一定受磁场力的作用B．电荷在电场中一定受电场力的作用C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致D．电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向垂直2．(2022·宁波鄞州高级中学高三第一次考试)如图5所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，垂直纸面放置，其间距均为a，电流均为I，方向垂直纸面向里(已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度B＝，其中k为常数)．某时刻有一电子(质量为m、电荷量为e)正好经过原点O，速度大小为v，方向沿y轴正方向，则电子此时所受磁场力为( )6\n图5A．方向垂直纸面向里，大小为B．方向指向x轴正方向，大小为C．方向垂直纸面向里，大小为D．方向指向x轴正方向，大小为3．(2022·绵阳模拟)如图6所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )图6A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上4．(2022·泰兴模拟)如图7是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核(H)和氦核(He)．下列说法中正确的是( )图7A．它们的最大速度相同6\nB．它们的最大动能相同C．两次所接高频电源的频率不相同D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能6\n答案精析六、磁场1．BD [当电荷在磁场中静止或者速度方向与磁场方向平行时，电荷在磁场中将不受磁场力的作用，选项A错误；而电荷在电场中一定受电场力的作用，选项B正确；负电荷受电场力的方向与该处的电场方向相反，选项C错误；电荷若受磁场力，则由左手定则可知受力方向与该处的磁场方向垂直，选项D正确；故选B、D.]2．A [由图知导线P、Q在O点的磁感应强度等大反向，恰好抵消，故O点的磁感应强度为导线R产生的，由几何关系知RO的距离r＝a，根据B＝，得B＝，方向由右手定则可判断为：沿x轴负方向，电子受洛伦兹力，f＝Bev＝，方向由左手定则可判断为：垂直纸面向里，所以A正确；B、C、D错误．]3．D [首先根据安培定则判断通电螺线管在A处产生的磁场方向：水平向左．根据左手定则判断可知：A受到通电螺线管磁场的作用力的方向：竖直向上．故选D.]4．A [根据qvB＝m，得v＝.两粒子的比荷相等，所以最大速度相等．故A正确.最大动能Ek＝mv2＝，两粒子的比荷相等，但质量不等，所以最大动能不等．故B错误．带电粒子在磁场中运动的周期T＝，两粒子的比荷相等，所以周期相等．做圆周运动的频率相等，因为所接高频电源的频率等于粒子做圆周运动的频率，故两次所接高频电源的频率相同，故C错误．由Ek＝可知，粒子的最大动能与加速电压的频率无关，故仅增大高频电源的频率不能增大粒子的最大动能．故D错误．故选A.]6
