【步步高】（新課標(biāo)）2021屆高三物理二輪專題突破 倒數(shù)第7天 磁場和帶電粒子在磁場或復(fù)合場中的運(yùn)動練習(xí)

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1、 倒數(shù)第7天　磁場和帶電粒子在磁場或復(fù)合場中的運(yùn)動 1．磁場的基本性質(zhì)是什么？安培定則和左手定則有何區(qū)別？ 答案　(1)磁場是一種物質(zhì)，存在于磁體、電流和運(yùn)動電荷周圍，產(chǎn)生于電荷的運(yùn)動，磁體、電流和運(yùn)動電荷之間通過磁場而相互作用． (2)兩個定則：①安培定則：判斷電流周圍的磁場方向． ②左手定則：判斷電流或運(yùn)動電荷在磁場中的受力方向． 2．通電導(dǎo)線在磁場中一定受到力的作用嗎？磁場對電流的力的作用有什么特點(diǎn)？ 答案　當(dāng)通電導(dǎo)線放置方向與磁場平行時，磁場對通電導(dǎo)線無力的作用．除此以外，磁場對通電導(dǎo)線有力的作用．當(dāng)I⊥B時，磁場對電流的作用為安培力F＝BIL，其中L為導(dǎo)線的

2、有效長度，安培力的方向用左手定則判斷，且安培力垂直于B和I確定的平面． 3．帶電粒子在磁場中的受力情況有何特點(diǎn)？洛倫茲力的大小與哪些物理量有關(guān)，它的方向如何判定？洛倫茲力為什么不做功？ 答案　(1)磁場只對運(yùn)動電荷有力的作用，對靜止電荷無力的作用．磁場對運(yùn)動電荷的作用力叫洛倫茲力． (2)洛倫茲力的大小和方向：其大小為F洛＝qvBsin θ，注意：θ為v與B的夾角．F洛的方向仍由左手定則判定，但四指的指向應(yīng)為正電荷運(yùn)動的方向或負(fù)電荷運(yùn)動方向的反方向． (3)因?yàn)槁鍌惼澚Φ姆较蚩偸谴怪庇谒俣确较?，所以洛倫茲力不做功? 4．分析帶電粒子在磁場中的勻速圓周運(yùn)動問題的基本思路和方法是怎樣的？

3、 答案　(1)圓心的確定：因?yàn)槁鍌惼澚洛指向圓心，根據(jù)F洛⊥v，畫出粒子運(yùn)動軌跡上任意兩點(diǎn)的(一般是射入和射出磁場的兩點(diǎn))F洛的方向，沿兩個洛倫茲力F洛的方向畫其延長線，兩延長線的交點(diǎn)即為圓心，或利用圓心位置必定在圓中任意一根弦的中垂線上，作出圓心位置． (2)半徑的確定和計(jì)算：利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)． (3)粒子在磁場中運(yùn)動時間的確定：利用回旋角α(即圓心角)與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°計(jì)算出圓心角α的大小，由公式t＝T可求出粒子在磁場中運(yùn)動的時間． (4)注意圓周運(yùn)動中有關(guān)的對稱規(guī)律：如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊

4、界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出． 5．當(dāng)帶電粒子在電場中分別做勻變速直線運(yùn)動、類平拋運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動時，通常用什么方法來處理？ 答案　(1)當(dāng)帶電粒子在電場中做勻變速直線運(yùn)動時，一般用力的觀點(diǎn)來處理(即用牛頓運(yùn)動定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式)； (2)當(dāng)帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動時，用運(yùn)動的合成和分解的方法來處理； (3)當(dāng)帶電粒子在電場中做一般曲線運(yùn)動時，一般用動能定理或能量的觀點(diǎn)來處理． 6．復(fù)合場通常指哪幾種場？大體可以分為哪幾種類型？處理帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動問題的思路和方法是怎樣的？ 答案　(1)復(fù)合場及其分類 復(fù)合場是指重力場、電場、磁場并存

5、的場，在力學(xué)中常有四種組合形式：①電場與磁場的復(fù)合場；②磁場與重力場的復(fù)合場；③電場與重力場的復(fù)合場；④電場、磁場與重力場的復(fù)合場． (2)帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動問題的處理方法 ①正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動特征是解決問題的前提． ②靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問題的關(guān)鍵 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動時，應(yīng)根據(jù)平衡條件列方程求解． 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動時，往往同時應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解． 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做非勻速曲線運(yùn)動時，應(yīng)選用動能定理或能量守恒定律列方程求解． 7．回旋加速器加速帶電粒子時，是不是加速電壓越大，粒子獲得的動能越大，粒子回旋的時間越短？ 答案　設(shè)粒子的最大速度為vm，由qvB＝知vm＝，則粒子的最大動能Ekm＝mv＝.故對同種帶電粒子，帶電粒子獲得的最大動能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒的半徑?jīng)Q定． 粒子每加速一次獲得的動能ΔEk0＝qU，帶電粒子每回旋一周被加速兩次，增加的動能ΔEk＝2qU，則達(dá)到最大動能的回旋次數(shù)n＝＝，若不考慮在電場中加速的時間，帶電粒子在磁場中回旋的總時間t＝nT＝·＝，故對同種帶電粒子，加速電壓越大，粒子回旋的時間越短． 3