2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題三 電場與磁場 第2講 磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt

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,專題三電場與磁場,第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng),建體系?記要點(diǎn),研考向?提能力,做真題?明考向,4,限訓(xùn)練?通高考,答案：AC,解析：由安培定則可判斷出L2在L1處產(chǎn)生的磁場(B21)方向垂直L1和L2的連線豎直向上，L3在L1處產(chǎn)生的磁場(B31)方向垂直L1和L3的連線指向右下方，根據(jù)磁場疊加原理，L3和L2在L1處產(chǎn)生的合磁場(B合1)方向如圖a所示，根據(jù)左手定則可判斷出L1所受磁場作用力的方向與L2和L3的連線平行，即L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面平行，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理，如圖b所示，可判斷出L3所受磁場(B合3)作用力的方向(豎直向上)與L1、L2所在的平面垂直，選項(xiàng)B正確；,答案：BC,答案：C,答案：C,答案：A,6．(2016高考全國卷Ⅲ，T18)平面OM和平面ON之間的夾角為30，其橫截面(紙面)如圖所示，平面OM上方存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外．一帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q(q>0)．粒子沿紙面以大小為v的速度從OM的某點(diǎn)向左上方射入磁場，速度與OM成30角．已知該粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡與ON只有一個(gè)交點(diǎn)，并從OM上另一點(diǎn)射出磁場．不計(jì)重力．粒子離開磁場的出射點(diǎn)到兩平面交線O的距離為(),答案：D,7．(2017高考全國卷Ⅲ，T24)如圖，空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場．在x≥0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0；x1)．一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時(shí)，求：(不計(jì)重力)(1)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)粒子與O點(diǎn)間的距離．,■命題特點(diǎn)與趨勢——怎么考1．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，可能以選擇題單獨(dú)命題，也可能結(jié)合其他知識(shí)以計(jì)算題的形式考查．2．縱觀近幾年高考，涉及磁場知識(shí)點(diǎn)的題目每年都有，對(duì)與洛倫茲力有關(guān)的帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)的考查最多，一般為勻強(qiáng)磁場中的臨界、極值問題，其次是與安培力有關(guān)的通電導(dǎo)體在磁場中的加速或平衡問題．3．新高考命題仍會(huì)將帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)作為重點(diǎn)，可能與電場相結(jié)合，也可能將對(duì)安培力的考查與電磁感應(yīng)相結(jié)合．,■解題要領(lǐng)——怎么做這類問題的特點(diǎn)是利用有界磁場或利用兩種磁場相互組合命題，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)形式為圓周運(yùn)動(dòng)，涉及的方法和規(guī)律包括牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量間的關(guān)系等．對(duì)綜合分析能力和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力要求較高，綜合性強(qiáng)．對(duì)于此類問題，應(yīng)在準(zhǔn)確審題的前提下，熟練掌握磁場中曲線運(yùn)動(dòng)的分析方法及臨界圓的畫法．,5．靈活應(yīng)用帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系式,1．判斷電流的磁場要正確應(yīng)用安培定則，明確大拇指、四指及手掌的放法．2．分析磁場對(duì)電流的作用要做到“一明、一轉(zhuǎn)、一分析”．,1.已知長直通電導(dǎo)線在周圍某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流成正比，與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比．如圖所示，四根電流相等的長直通電導(dǎo)線a、b、c、d平行放置，它們的橫截面的連線構(gòu)成一個(gè)正方形，O為正方形中心，a、b、c中電流方向垂直紙面向里，d中電流方向垂直紙面向外，則a、b、c、d長直通電導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B()A．大小為零B．大小不為零，方向由O指向dC．大小不為零，方向由O指向cD．大小不為零，方向由O指向a,解析：由安培定則可知，a、c中電流方向相同，兩導(dǎo)線在O處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，合矢量為零；b、d兩導(dǎo)線中電流方向相反，由安培定則可知，兩導(dǎo)線在O處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均由O指向a，故D選項(xiàng)正確．答案：D,2．如圖所示，平行放置在絕緣水平面上的長為l的直導(dǎo)線a和無限長的直導(dǎo)線b，分別通以方向相反、大小為Ia和Ib(Ia>Ib)的恒定電流時(shí)，b對(duì)a的作用力為F.當(dāng)在空間加一豎直向下(y軸的負(fù)方向)、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場時(shí)，導(dǎo)線a所受安培力恰好為零．則下列說法正確的是(),答案：B,3．如圖所示，兩根無限長導(dǎo)線，均通以恒定電流I.兩根導(dǎo)線的直線部分和坐標(biāo)軸非常接近，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的、半徑相同的一段圓?。?guī)定垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場，此時(shí)兩根導(dǎo)線在坐標(biāo)原點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.下列四個(gè)選項(xiàng)中均有四根同樣的、通以恒定電流I的無限長導(dǎo)線，O處磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的是(),答案：A,1．通電導(dǎo)體在磁場中受到的安培力(1)方向：根據(jù)左手定則判斷．(2)大?。篎＝BIL.①B、I與F三者兩兩垂直；②L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度．,2．熟悉“兩個(gè)等效模型”(1)變曲為直：圖甲所示通電導(dǎo)線，在計(jì)算安培力的大小和判斷方向時(shí)均可等效為ac直線電流．(2)化電為磁：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管可等效為條形磁體，如圖乙所示．,答案：C,5.(2018福建福州第二次月考)據(jù)報(bào)道，國產(chǎn)航母的艦載機(jī)發(fā)射類似于電磁軌道炮彈體發(fā)射．電磁軌道炮工作原理如圖所示，待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸．恒定電流I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回．軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強(qiáng)磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比，靜止的通電彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出．現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是(),A．只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B．只將電流I增加至原來的4倍C．只將彈體質(zhì)量減至原來的一半D．將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變,答案：D,6.如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒．當(dāng)導(dǎo)體棒中的恒定電流I垂直于紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，關(guān)于B的大小的變化正確的是()A．逐漸增大B.逐漸減小C．先增大后減小D．先減小后增大,解析：對(duì)導(dǎo)體棒受力分析，受重力G、支持力FN和安培力FA，三力平衡，合力為零，將支持力FN和安培力FA合成，合力與重力相平衡，如圖所示．從圖中可以看出，安培力FA先變小后變大，由于FA＝BIL，其中電流I和導(dǎo)體棒的長度L均不變，故磁感應(yīng)強(qiáng)度先變小后變大，故選D.,答案：D,[規(guī)律方法]磁場中通電導(dǎo)體類問題的解題步驟(1)選定研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，受力分析時(shí)要比一般的力學(xué)問題多考慮安培力．如第6題中，導(dǎo)體棒除受重力和支持力外，還受安培力．,(2)作受力分析圖，標(biāo)出輔助方向(如磁場的方向、通電直導(dǎo)線電流的方向等)，有助于分析安培力的方向，由于安培力F、電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向兩兩垂直，涉及三維空間，所以在受力分析時(shí)要善于用平面圖(側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等)表示出三維的空間關(guān)系．(3)根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律或功能關(guān)系列式求解．,[典例展示1](2018福建廈門高三期末)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一個(gè)垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場，其邊界過原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)a(0，L)．一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場，并從x軸上的b點(diǎn)射出磁場，此時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為60.下列說法正確的是(),[答案]D,(2)如果磁場是圓形有界磁場，在找?guī)缀侮P(guān)系時(shí)要尤其注意帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的“四點(diǎn)、六線、三角”．,①四點(diǎn)：入射點(diǎn)B、出射點(diǎn)C、軌跡圓心A、入射速度直線與出射速度直線的交點(diǎn)O.②六線：圓弧兩端點(diǎn)所在的軌跡半徑r、入射速度直線OB和出射速度直線OC、入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線BC、圓心與兩條速度垂線交點(diǎn)的連線AO.③三角：速度偏轉(zhuǎn)角∠COD、圓心角∠BAC、弦切角∠OBC，其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角，也等于弦切角的兩倍．,答案：B,8．(多選)(2018河北衡水中學(xué)第六次調(diào)研)如圖所示，在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)分別存在與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場，一帶電粒子僅在洛倫茲力作用下沿著apb由區(qū)域Ⅰ運(yùn)動(dòng)到區(qū)域Ⅱ.已知ap與pb弧長之比為2∶1，下列說法正確的是(),A．粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中的速率之比為1∶1B．粒子通過ap與pb弧長的時(shí)間之比為2∶1C．a(chǎn)p與pb弧長對(duì)應(yīng)的圓心角之比為2∶1D．區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反,解析：因?yàn)槁鍌惼澚Σ蛔龉Γ瑒t帶電粒子的速度大小不變，所以粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中的速率之比為1∶1，故A正確；因?yàn)榛￠Ll＝vt，弧長之比為2∶1，線速度大小相等，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為2∶1，故B正確；因?yàn)閮蓚€(gè)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知，根據(jù)弧長關(guān)系無法得出半徑關(guān)系，圓心角等于弧長與半徑的比值，所以無法得出圓心角之間的關(guān)系，故C錯(cuò)誤；在p點(diǎn)前后所受的洛倫茲力方向相反，根據(jù)左手定則知，兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，故D正確．答案：ABD,答案：BC,(1)最后離開磁場的粒子從粒子源射出時(shí)的速度的大小；(2)最后離開磁場的粒子從粒子源射出時(shí)的速度方向與y軸正方向夾角的正弦值．,[思維流程]本題用到了處理臨界問題的思維方法——定圓旋轉(zhuǎn)法．具體思維過程如下：,[方法技巧]求解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)多解、極值問題的四點(diǎn)注意(1)解決帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的臨界問題，關(guān)鍵在于運(yùn)用動(dòng)態(tài)思維，尋找臨界點(diǎn)，確定臨界狀態(tài)，根據(jù)粒子的速度方向找出半徑，同時(shí)由磁場邊界和題設(shè)條件畫好軌跡，定好圓心，建立幾何關(guān)系．,答案：AD,答案：ABC,12．如圖甲所示，M、N為豎直放置且彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個(gè)小孔O、O′且正對(duì)，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示．有一束正離子在t＝0時(shí)垂直于M板從小孔O射入磁場．已知正離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，正離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場變化而產(chǎn)生的電場的影響，不計(jì)離子所受重力．,(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大?。?2)要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場，求正離子射入磁場時(shí)的速度v0的可能值．,