磁场高考试题归类剖析

杜占英

磁场是物理的主干知识，是电磁学的重点知识，是历年高考的必考内容。因此，总结近几年来的高考题型，把握其解题规律，做到有的放矢地备考，对提高同学们的学习效率颇有益处。

一、磁感应强度的合成问题

例1（2012·全国理综） 如图1所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）。

A.O点处的磁感应强度为零

B.a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反

C.c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同

D.a、c两点处的磁感应强度的方向不同

解题思路：两导线电流在O点的磁场方向都向下，磁感应强度不可能为0，选项A错误；根据对称性可知a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项B错误；c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向都向下，选项C正确、D错误。答案为C。

总结与提高：本题考查同学们利用安培定则判断通电直导线周围磁场及矢量运算法则的运用。

（1）两根通有大小相等的反向电流的通电导线的磁场分布规律：连线上的磁场方向相同、和单根导线中电流在该处的磁场方向相同，中点处的磁场最弱，越靠近导线处的磁场越强，中点两侧的磁场对称相同；两导线连线中垂线上的磁场方向也都相同，且和连线中点处的磁场方向相同，磁感应强度大小从连线中点向两侧均为一直减小，连线中点处磁感应强度最大。

（2）两根通有大小相等的同向电流的通电导线的磁场分布规律：连线中点处的磁感应强度大小为0，由中点到两导线处的磁场减弱，磁场方向由相距较近的电流决定；连线的外侧磁感应强度的大小和方向均由相距较近的电流决定。连线中垂线上的磁感应强度方向都与连线平行且连线中点两侧方向相反；中点处磁感应强度大小为0，从连线中点向两侧均先增大后减小，与连线夹角为45°时磁感应强度最大。

二、与安培力相关的力学问题

例2（2012·天津卷）如图2所示，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，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向

的夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是（）

A.棒中的电流变大，θ角变大

B.两悬线等长变短，θ角變小

C.金属棒质量变大，θ角变大

D.磁感应强度变大，θ角变小

解题思路：水平的直线电流在竖直磁场中受到水平的安培力而偏转，与竖直方向形成夹角，此时它受拉力、重力和安培力而达到平衡，根据平衡条件有tanθ=F安mg=BILmg，可知棒中电流增大、θ角变大；两悬线变短，不影响平衡状态，θ角不变；金属质量变大，θ角变小；磁感应强度变大，θ角变大。答案为A。

总结与提高：此题考查金属棒在安培力等力作用下的动态平衡问题，注意通电直金属棒受到的安培力方向与磁感应强度方向垂直。解决此类问题的主要策略是画出辅助（如斜面）图，而表明B和I的方向是画好受力图的关键。安培力F、电流I和磁感应强度B涉及三维空间，在分析受力时要善于把立体图转化为平面图，即画好侧视图。

三、带电粒子在洛伦兹力作用下的运动问题

总结与提高：解决带电粒子在洛伦兹力作用下的圆周运动的解题思路为“画轨迹、定圆心、求半径”，画轨迹是处理临界与极值问题的核心，对于这类区域判断类选择题，要善于进行动态分析，从速度方向变化找到可能出现的临界值、极值或各种物理量的关系。注意圆周运动中的对称规律，如从直线边界射入匀强磁场的粒子从同一边界射出时速度与边界的夹角相等，沿半径射入磁场的粒子沿半径射出等。

北京市劳动卫生职业病防治研究所曾经做过一项调查，结果显示，视屏工作者中有60%的人感觉视疲劳、视力下降，20%至30%的人有骨骼肌损伤等症状。

四、带电粒子在组合场中的运动

总结与提高：洛伦兹力随带电粒子运动状态而变化，因此求解带电粒子连续通过几个不同场的问题时要分段处理。

（1）带电粒子在匀强电场中运动，应用牛顿第二定律和运动学规律进行分析。如果初速度与电场线平行，则做匀变速直线运动；如果初速度与电场线垂直，则做类平抛运动。

（2）带电粒子垂直进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，解决这类问题的关键在于找出粒子在分段运动的连接点的速度大小和方向。

（责任编辑张巧）