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,建體系?記要點,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A錯誤；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)動軌跡與ON只有一個交點，并從OM上另一點射出磁場．不計重力．粒子離開磁場的出射點到兩平面交線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O沿x軸正向射入磁場，此時開始計時，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時，求：(不計重力)(1)粒子運(yùn)動的時間；(2)粒子與O點間的距離．,■命題特點與趨勢——怎么考1．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動問題是高考考查的重點和熱點，可能以選擇題單獨(dú)命題，也可能結(jié)合其他知識以計算題的形式考查．2．縱觀近幾年高考，涉及磁場知識點的題目每年都有，對與洛倫茲力有關(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．新高考命題仍會將帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動作為重點，可能與電場相結(jié)合，也可能將對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)動形式為圓周運(yùn)動，涉及的方法和規(guī)律包括牛頓運(yùn)動定律、圓周運(yùn)動的各物理量間的關(guān)系等．對綜合分析能力和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力要求較高，綜合性強(qiáng)．對于此類問題，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，b對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，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O為圓心的、半徑相同的一段圓?。?guī)定垂直紙面向里的方向為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向，已知直線部分在原點O處不形成磁場，此時兩根導(dǎo)線在坐標(biāo)原點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.下列四個選項中均有四根同樣的、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“兩個等效模型”(1)變曲為直：圖甲所示通電導(dǎo)線，在計算安培力的大小和判斷方向時均可等效為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，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，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)選定研究對象進(jìn)行受力分析，受力分析時要比一般的力學(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)系中有一個垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場，其邊界過原點O和y軸上的點a(0，L)．一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場，并從x軸上的b點射出磁場，此時速度方向與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)系時要尤其注意帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的“四點、六線、三角”．,①四點：入射點B、出射點C、軌跡圓心A、入射速度直線與出射速度直線的交點O.②六線：圓弧兩端點所在的軌跡半徑r、入射速度直線OB和出射速度直線OC、入射點與出射點的連線BC、圓心與兩條速度垂線交點的連線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弧長的時間之比為2∶1C．a(chǎn)p與pb弧長對應(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：因為洛倫茲力不做功，則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；因為弧長l＝vt，弧長之比為2∶1，線速度大小相等，則運(yùn)動時間之比為2∶1，故B正確；因為兩個區(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錯誤；在p點前后所受的洛倫茲力方向相反，根據(jù)左手定則知，兩個區(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的速度的大??；(2)最后離開磁場的粒子從粒子源射出時的速度方向與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)動時多解、極值問題的四點注意(1)解決帶電粒子在磁場中運(yùn)動的臨界問題，關(guān)鍵在于運(yùn)用動態(tài)思維，尋找臨界點，確定臨界狀態(tài)，根據(jù)粒子的速度方向找出半徑，同時由磁場邊界和題設(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，兩板中央各有一個小孔O、O′且正對，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示．有一束正離子在t＝0時垂直于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的速度v0的可能值．,