2019-2020年新課標(biāo)教科版3-1選修三3.4《磁場對運(yùn)動電荷的作用-落倫茲》WORD教案1.doc

2019-2020年新課標(biāo)教科版3-1選修三3.4磁場對運(yùn)動電荷的作用-落倫茲WORD教案1ABCP圖2-341A、B、C是三個不同規(guī)格的燈泡，按圖2-34所示方式連接恰好能正常發(fā)光，已知電源的電動勢為E，內(nèi)電阻為r，將滑動變阻器的滑片P向左移動，則三個燈亮度變化是（ ）A都比原來亮 B都比原來暗CA、B燈比原來亮，C燈變暗R1R3MOPN rE rR2圖2-35DA、B燈比原來暗，C燈變亮2如圖2-35所示電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，電路中O點(diǎn)接地，當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右滑動時，M、N兩點(diǎn)電勢變化情況是（ ）A都升高 B都降低CM點(diǎn)電勢升高，N點(diǎn)電勢降低圖2-36DM點(diǎn)電勢降低，N點(diǎn)電勢升高EM點(diǎn)電勢的改變量大于N點(diǎn)電勢的改變量3如圖2-36所示的電路中，電鍵S1、S2、S3、S4均閉合，C是極板水平放置的平行板電容器，極板間懸浮著一油滴P，欲使P向下運(yùn)動，應(yīng)斷開電鍵( ) AS1 BS2 CS3 DS44.兩只額定電壓均為110V的燈泡A和B，額定功率分別為100W和40W，為了使它們接到220V電源上能正常發(fā)光，同時電路消耗的電功率最小，如圖2-24所示電路中最合理的是圖( ). 圖2-24圖2-405.如圖2-40所示，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動變阻器的滑片P由a向b移動的過程中，電流表、電壓表的示數(shù)變化情況為 A電流表先減小后增大，電壓表先增大后減小B電流表先增大后減小，電壓表先減小后增大C電流表一直減小，電壓表一直增大D電流表一直增大，電壓表一直減小6(xx年高考天津理綜卷)要測量電壓表V1的內(nèi)阻RV，其量程為2 V，內(nèi)阻約2 k.實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電流表A，量程0.6 A，內(nèi)阻約0.1 ；電壓表V2，量程5 V，內(nèi)阻約5 k；定值電阻R1，阻值30 ；定值電阻R2，阻值3 k；滑動變阻器R3，阻值100 ，額定電流1.5 A；電源E，電動勢6 V，內(nèi)阻約0.5 ；開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干 圖7316(1)有人擬將待測電壓表V1和電流表A串聯(lián)接入電壓合適的測量電路中，測出V1的電壓和電流，再計算出RV.該方案實(shí)際上不可行，其最主要的原因是_；(2)請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表V1內(nèi)阻RV的實(shí)驗(yàn)電路要求測量盡量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成試畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖(圖7316中電源與開關(guān)已連好)，并標(biāo)出所選元件的相應(yīng)字母代號； (3)由上問寫出V1內(nèi)阻RV的表達(dá)式，說明式中各測量量的物理意義答案：(1)電流表A不能準(zhǔn)確測量出流過電壓表V1的電流(2)測量電壓表V1內(nèi)阻RV的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示(3)RVU1表示V1的電壓U2表示V1和R2串聯(lián)的總電壓7(xx年安徽六校聯(lián)考)在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，使用的小燈泡標(biāo)有“6 V3 W”，其他可供選擇的器材有：A電壓表V1(量程6 V，內(nèi)阻20 k)B電壓表V2(量程20 V，內(nèi)阻60 k)C電流表A1(量程3 A，內(nèi)阻0.2 )D電流表A2(量程0.6 A，內(nèi)阻1 )E滑動變阻器R1(01000 ，0.5 A)F滑動變阻器R2(020 ，2 A)G學(xué)生電源E(6 V8 V)H開關(guān)S及導(dǎo)線若干 圖7413某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測得小燈泡兩端的電壓U和通過它的電流I，繪成UI關(guān)系曲線如圖7413甲所示 (1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_；(2)在虛線框乙中畫出實(shí)驗(yàn)所用的電路圖；(3)若將該小燈泡接在電動勢為6 V，內(nèi)阻為4 的電源兩端，則燈泡實(shí)際消耗的功率為_W.解析：(1)小燈泡的額定電壓為6 V，所以電壓表選A；算得小燈泡的額定電流為0.5 A，所以電流表選D；根據(jù)調(diào)節(jié)方便的原則可知滑動變阻器選F；(3)在小燈泡的UI關(guān)系曲線中，作出電源的UI圖線，兩圖線的交點(diǎn)即為小燈泡的實(shí)際工作狀態(tài)，坐標(biāo)的乘積即為小燈泡的實(shí)際功率答案：(1)ADF(2)電路圖如圖所示(滑動變阻器分壓法、電流表外接)(3)1.9(1.90.2均對)圖75148(xx年高考安徽卷)用如圖7514所示電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0起保護(hù)作用除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：a電流表(量程0.6 A、3 A)；b電壓表(量程3 V、15 V)；c定值電阻(阻值1 、額定功率5 W)；d定值電阻(阻值10 、額定功率10 W)；e滑動變阻器(阻值范圍010 、額定電流2 A)；f滑動變阻器(阻值范圍0100 、額定電流1 A)，那么(1)要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇_ V，電流表的量程應(yīng)選擇_A；R0應(yīng)選擇_ 的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是_ 的滑動變阻器(2)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_答案：(1)30.61010(2)電壓表的分流9(xx年高考廣東理綜卷)某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻(R05 )一個，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖7516甲 (1)在圖乙的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接(2)請完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟A檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零，調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖丙所示，讀得電阻值是_；B將開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，電壓表的示數(shù)是1.49 V；C將開關(guān)S2_，電壓表的示數(shù)是1.16 V；斷開開關(guān)S1.(3)使用測得的數(shù)據(jù)，計算出干電池的內(nèi)阻是_(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(4)由于所用電壓表不是理想電壓表，所以測得的電動勢比實(shí)際值偏_(填“大”或“小”) 圖7516解析：(1)見答案圖(2)由題圖丙讀得電阻箱阻值為R20 ；將S1閉合S2斷開，電壓表示數(shù)為電源電動勢E1.49 V，再將S2閉合，電壓表示數(shù)為R兩端電壓將電壓表視為理想電表，則干路電流I A0.058 A.(3)因?yàn)镮，所以rR0R(520) 0.69 .(4)若考慮電壓表的內(nèi)阻，則S1閉合S2斷開時，電壓表示數(shù)為該表兩端電壓，小于電源電動勢答案：(1)如圖所示(2)A.20 C閉合(3)0.69 (4)小7-5-1810(xx年高考北京理綜卷)某同學(xué)通過查找資料自己動手制作了一個電池該同學(xué)想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9 ，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig0.6 A，內(nèi)阻rg0.1 )和若干導(dǎo)線(1)請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計圖7517甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來 (2)接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄當(dāng)電阻箱的阻值R2.6 時，其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值I的倒數(shù)；再制作R坐標(biāo)圖，如圖7518所示，圖中已標(biāo)注出了(R，)的幾個與測量對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)請你將與圖乙實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖7518上(3)在圖7518上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線(4)根據(jù)圖7518描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E_V，內(nèi)電阻r_.解析：(1)本實(shí)驗(yàn)是采用電流表和電阻箱組合測定電池電動勢和內(nèi)阻，只需將它們串聯(lián)起來即可，實(shí)物連接如圖(2)如圖(3)圖中坐標(biāo)為(1.2,2.8)的點(diǎn)不合理舍去，過其他的點(diǎn)作直線，如(2)中圖(4)由EIRIr得Rr，圖線的斜率等于電源電動勢，在縱軸上的截距等于電源內(nèi)阻的負(fù)值，由圖可知E1.5 V，r0.3 .答案：(1)、(2)、(3)見解析(4)1.5(1.461.54)0.3(0.250.35)11(xx年高考安徽卷)用多用電表進(jìn)行了幾次測量，指針分別處于a和b的位置，如圖768所示若多用電表的選擇開關(guān)處于下面表格中所指的擋位，a和b的相應(yīng)讀數(shù)是多少？請?zhí)钤诒砀裰袌D768指針位置選擇開關(guān)所處擋位讀數(shù)a直流電流100 mA_ mA直流電壓2.5 V_ Vb電阻100_ 解析：在讀電壓和電流時，要注意估讀，而在讀電阻擋時不用估讀答案：23.00.5732012(xx年高考山東理綜卷)在測定金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)連接電路如圖7612所示閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)電路有故障(已知電源、電表和導(dǎo)線均完好，電源電動勢為E)：7-6-12(1)若電流表示數(shù)為零、電壓表示數(shù)為E，則發(fā)生故障的是_(填“待測金屬絲”“滑動變阻器”或“電鍵”)(2)若電流表、電壓表示數(shù)均為零，該同學(xué)利用多用電表檢查故障先將選擇開關(guān)旋至_擋(填“歐姆100”“直流電壓10 V”或“直流電流2.5 mA”)，再將_(填“紅”或“黑”)表筆固定在a接線柱，把另一支表筆依次接b、c、d接線柱若只有滑動變阻器斷路，則多用電表的示數(shù)依次是_、_、_.解析：(1)電流表示數(shù)為零，說明電路斷路，由于電壓表示數(shù)為E，說明電壓表兩端與電源相連，因而待測金屬絲斷路(2)判斷電路故障問題，應(yīng)利用多用電表的直流電壓擋，電流應(yīng)從多用電表的紅表筆流入多用電表，因而紅表筆應(yīng)與a接線柱相連，當(dāng)只有滑動變阻器斷路時，黑表筆接b時，多用電表不能與電源形成閉合回路，示數(shù)為零，黑表筆接c、d時，多用電表與電源兩極相連，示數(shù)為電源電動勢答案：(1)待測金屬絲(2)直流電壓10 V紅0EE7-6-913(xx年高考全國卷)如圖769所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮現(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各連接點(diǎn) (1)為了檢測小燈泡以及3根導(dǎo)線，在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的_擋在連接點(diǎn)1、2同時斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的_擋(2)在開關(guān)閉合情況下，若測得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動勢，則表明_可能有故障(3)將小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟_解析：(1)小燈泡不亮，即發(fā)生了斷路故障在1、2兩點(diǎn)接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的電壓擋，在1、2同時斷開，即與電源斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用歐姆擋(2)由“外電路斷開時，路端電壓等于電動勢”可知，5、6兩點(diǎn)可能有故障答案：(1)電壓歐姆(2)開關(guān)或連接點(diǎn)5、6(3)將多用電表擋位調(diào)至歐姆擋；將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；測量小燈泡的電阻，若電阻為無窮大，表明小燈泡有故障圖2-2514如圖2-25所示，有一提升重物用的直流電動機(jī)，內(nèi)阻r=0.6 , R=10 ,U=160 V，電壓表的讀數(shù)為110 V，求：（1）通過電動機(jī)的電流是多少？（2）輸入到電動機(jī)的電功率是多少？（3）在電動機(jī)中發(fā)熱的功率是多少？（4）電動機(jī)工作1 h所產(chǎn)生的熱量是多少？二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動1若vB，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強(qiáng)磁場中做 運(yùn)動2若vB，帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做 運(yùn)動1.圓心的確定(1)基本思路：過軌跡上某點(diǎn)作與速度方向垂直的直線和 弦的中垂線一定過圓心(2)兩種情形 已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、入射方向和出射方向時，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如1127甲所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))已知入射方向、入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心(如圖1127乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))2帶電粒子在不同邊界磁場中的運(yùn)動(1)直線邊界(進(jìn)出磁場具有對稱性，如圖1128所示)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖1129所示) (3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖11210所示)3半徑的確定 用幾何知識(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大小4運(yùn)動時間的確定粒子在磁場中運(yùn)動一周的時間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為時，其運(yùn)動時間由下式表示：tT(或tT)5帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的程序解題法三步法關(guān)鍵一點(diǎn)(1)剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡和邊界相切(2)當(dāng)速度一定時，弧長越長，圓心角越大，則帶電粒子在磁 場中運(yùn)動的時間越長，可由tT或t(s為弧長)來計算t.(3)在同一磁場中，同一帶電粒子的速率v變化時，T不變，其運(yùn)動軌跡對應(yīng)的圓心角越大，運(yùn)動時間越長1.如圖11218所示，在第一象限有一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向與紙面垂直一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點(diǎn)處射入電場，在x軸上的Q點(diǎn)處進(jìn)入磁場，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開磁場粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡與y軸交于M點(diǎn)已知OPl，OQ2l.不計重力求：(1)M點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O間的距離；(2)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到M點(diǎn)所用的時間解析：(1)帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，在y軸負(fù)方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動，設(shè)加速度的大小為a；在x軸正方向上做勻速直線運(yùn)動，設(shè)速度為v0；粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)所用的時間為t1，進(jìn)入磁場時速度方向與x軸正方向的夾角為，則at1 v0其中x02l，y0l，又有tan聯(lián)立式，得30因?yàn)镸、O、Q點(diǎn)在圓周上，MOQ90，所以MQ為直徑從圖中的幾何關(guān)系可知，R2lMO6l(2)設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動的速度為v，從Q到M點(diǎn)運(yùn)動的時間為t2，則有vt2帶電粒子自P點(diǎn)出發(fā)到M點(diǎn)所用的時間t為tt1t2聯(lián)立式，并代入數(shù)據(jù)得11-2-26t(1) .2(xx寧波模擬)如圖11226所示，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，從A點(diǎn)正對著圓心O以一定的速度射入半徑為R的絕緣圓筒中圓筒中存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感 應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.若離子與圓筒內(nèi)壁碰撞2次后仍從A點(diǎn)射出設(shè)粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞時無能量和電荷量損失，不計粒子的重力求：(1)離子速度需要滿足的條件(2)離子在磁場中運(yùn)動的時間解析：(1)由于離子與圓筒內(nèi)壁碰撞時無能量損失和電荷量損失，每次碰撞后離子的速度方向都沿半徑方向指向圓心，并且軌跡是對稱的，如圖所示離子與圓筒內(nèi)壁碰撞2次，則磁場邊界圓弧所對的圓心角為，軌跡圓弧所對的圓心角為rRcotR由Bqvm，得v.(2)離子運(yùn)動的周期為T離子每次偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的圓心角為，則離子在磁場中運(yùn)動的時間為t.3、（xx全國卷）如圖11211，在0xa區(qū)域內(nèi)存在與xy平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在t0時刻，一位于坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子源在xy平面內(nèi)發(fā)射出大量同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與y軸正方向的夾角分布在0180范圍內(nèi)已知沿y軸正方向發(fā)射的粒子在tt0時刻剛好從磁場邊界上P(a，a)點(diǎn)離開磁場求：(1)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑R及粒子的比荷q/m；(2)此時刻仍在磁場中的粒子的初速度方向與y軸正方向夾角的取值范圍；(3)從粒子發(fā)射到全部粒子離開磁場所用的時間思路點(diǎn)撥解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)所有粒子運(yùn)動的軌跡半徑相同(2)粒子在磁場中的運(yùn)動時間與圓孤的長度成正比(3)把粒子運(yùn)動的各種情形畫出來進(jìn)行比較分析解析(1)初速度與y軸正方向平行的粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖中的弧所示，其圓心為C.由題給條件可以得出OCP 此粒子飛出磁場所用的時間為t0式中T為粒子做圓周運(yùn)動的周期設(shè)粒子運(yùn)動速度的大小為v，半徑為R，由幾何關(guān)系可得Ra由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有qvBmT聯(lián)立式，得(2)依題意，同一時刻仍在磁場內(nèi)的粒子到O點(diǎn)距離相同在t0時刻仍在磁場中的粒子應(yīng)位于以O(shè)點(diǎn)為圓心、OP為半徑的弧上，如圖所示設(shè)此時位于P、M、N三點(diǎn)的粒子的初速度分別為vP、vM、vN.由對稱性可知vP與OP、vM與OM、vN與ON的夾角均為/3.設(shè)vM、vN與y軸正向的夾角分別為M、N，由幾何關(guān)系有M N 對于所有此時仍在磁場中的粒子，其初速度與y軸正方向所成的夾角應(yīng)滿足 (3)在磁場中飛行時間最長的粒子的運(yùn)動軌跡應(yīng)與磁場右邊界相切，其軌跡如圖所示由幾何關(guān)系可知， 由對稱性可知，從粒子發(fā)射到全部粒子飛出磁場所用的時間tm2t0. 答案(1) a(2)(3)2t04、在如圖11217所示寬度范圍11-2-17內(nèi)，用場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場可使初速度是v0的某種正粒子偏轉(zhuǎn)角在同樣寬度范圍內(nèi)，若改用方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，使該粒子穿過該區(qū)域，并使偏轉(zhuǎn)角也為(不計粒子的重力)，問： (1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？(2)粒子穿過電場和磁場的時間之比是多大？審題指導(dǎo)解答本題應(yīng)注意把握以下三點(diǎn)：(1)帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解求解(2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，應(yīng)用圓周運(yùn)動規(guī)律分析(3)兩段運(yùn)動的連接點(diǎn)處的速度是求解問題的關(guān)鍵解析(1)設(shè)寬度為L.當(dāng)只有電場存在時，帶電粒子做類平拋運(yùn)動水平方向上：Lv0t 豎直方向上：vyattan當(dāng)只有磁場存在時，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示，由幾何關(guān)系可知sin，R聯(lián)立解得B.(2)粒子在電場中運(yùn)動時間t1在磁場中運(yùn)動時間t2T所以.解決這類問題的關(guān)鍵是：確定出帶電粒子運(yùn)動到邊界處的速度大小和方向