高中物理 第3章 磁場章末小結(jié)課件 新人教版選修3-1.ppt
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成才之路 · 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 選修3-1,磁 場,第三章,章末小結(jié),第三章,一、有關(guān)安培力問題的分析與計算 安培力是一種性質(zhì)力,既可以使通電導體靜止、運動或轉(zhuǎn)動,又可以對通電導體做功,因此,有關(guān)安培力問題的分析與計算的基本思路和方法與力學問題一樣,先取研究對象進行受力分析,判斷通電導體的運動情況,然后根據(jù)題目中的條件由牛頓定律或動能定理等規(guī)律求解。具體求解應從以下幾個方面著手分析。,1.安培力的大小 當通電導體與磁場方向垂直時,F(xiàn)=ILB;當通電導體與磁場方向平行時,F(xiàn)=0;當通電導體和磁場方向的夾角為θ時,F(xiàn)=ILBsinθ。 2.安培力的方向 由左手定則判斷,安培力垂直于磁場的方向,也垂直于導線的方向,即安培力垂直于磁場和導線所決定的平面,但磁場與導線可以不垂直。,3.解決安培力問題的一般步驟 先畫出通電導線所在處的磁感線的方向,用左手定則確定通電導線所受安培力的方向;根據(jù)受力分析確定通電導體所處的狀態(tài)或運動過程;根據(jù)牛頓運動定律或動能定理求解。,(北京市朝陽區(qū)2014~2015學年高二下學期期末)電磁炮有很多優(yōu)點,備受各國軍事家的重視,如圖是導軌式電磁炮實驗裝置的示意圖。兩根平行長直金屬導軌沿水平方向固定,其間安放金屬滑塊(即實驗用彈丸)?;瑝K可沿導軌無摩擦滑行,且始終與導軌保持良好接觸。電源提供的強大電流從一根導軌流入,經(jīng)過滑塊,再從另一導軌流回電源,滑塊被導軌中的電流形成的磁場推動而發(fā)射。在發(fā)射過程中,滑塊所在位置始終可以簡化為勻強磁場,方向垂直于紙面,其強度與電流的關(guān)系為B=kI,如果兩導軌內(nèi)側(cè)間距為l,滑塊的質(zhì)量為m,滑塊沿導軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為v0。以下說法中正確的是( ),A.若使電流和磁感應強度的方向同時反向,滑塊的發(fā)射方向也將隨之反向 B.若將電源提供的電流加倍,則滑塊沿導軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為2v C.若使電源提供的電流加倍,則滑塊沿導軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為4v D.若使滑塊的質(zhì)量加倍,則滑塊沿導軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為0.5v,,答案:B,二、有關(guān)洛倫茲力的多解問題 要充分考慮帶電粒子的電性、磁場方向、軌跡及臨界條件的多種可能性,畫出其運動軌跡,分階段、分層次地求解。常見的多解問題有以下幾種: 1.帶電粒子電性不確定造成多解 受洛倫茲力作用的帶電粒子,可能帶正電,也可能帶負電,在相同的初速度的條件下,正負粒子在磁場中運動軌跡不同,形成多解。,如圖甲所示,帶電粒子以速率v垂直進入勻強磁場,如帶正電,其軌跡為a,如帶負電,其軌跡為b。,,2.磁場方向不確定形成多解 有些題目只告訴了磁感應強度大小,而未具體指出磁感應強度方向,此時必須要考慮磁感應強度方向不確定而形成的多解。 如圖乙所示,帶正電粒子以速率v垂直進入勻強磁場,如B垂直紙面向里,其軌跡為a,如B垂直紙面向外,其軌跡為b。,,3.臨界狀態(tài)不惟一形成多解 帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場時,由于粒子運動軌跡是圓弧狀,因此,它可能穿過去了,也可能轉(zhuǎn)過180°從入射界面這邊反向飛出,如圖丙所示,于是形成了多解。,,4.運動的往復性形成多解 帶電粒子在部分是電場,部分是磁場的空間運動時,運動往往具有往復性,從而形成多解。如圖丁所示。,,如圖所示,圓錐體頂角為120°。質(zhì)量為m=1kg、帶電荷量為q=-1C的帶電小球被長度為L=1m的輕細線系于圓錐體頂部,整個裝置處在方向豎直向下,磁感應強度為B=1T的勻強磁場中,取g=10m/s2,欲使小球剛好不離開錐面,小球轉(zhuǎn)動的角速度可能為( ) A.0.866rad/s B.1rad/s C.4rad/s D.5rad/s,,答案:CD 點評:此題疑難點在于①恰好離開錐面的條件,②小球轉(zhuǎn)動方向如何影響向心力。,,三、帶電粒子在復合場中的運動 復合場是指電場、磁場和重力場并存,或其中某兩種場并存的場,或場分區(qū)域存在。,三種場的比較,四、帶電粒子在復合場中的運動分類 1.靜止或勻速直線運動 當帶電粒子在復合場中所受合外力為零時,將處于靜止狀態(tài)或做勻速直線運動。 2.勻速圓周運動 在三場并存的區(qū)域中,當帶電粒子所受的重力與電場力大小相等、方向相反時,帶電粒子在洛倫茲力的作用下,在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動。,3.較復雜的曲線運動 當帶電粒子所受的合外力的大小和方向均變化,且與初速度方向不在同一條直線上,粒子做非勻變速曲線運動,這時粒子的運動軌跡既不是圓弧,也不是拋物線。 4.分階段運動 帶電粒子可能依次通過幾種不同情況的復合場區(qū)域,其運動情況隨區(qū)域發(fā)生變化,其運動過程由幾種不同的運動階段組成。,注意:①研究帶電粒子在復合場中的運動時,首先要明確各種不同力的性質(zhì)和特點;其次要正確地畫出其運動軌跡,再選擇恰當?shù)囊?guī)律求解。②一般情況下,電子、質(zhì)子、α粒子等微觀粒子在復合場中所受的重力遠小于電場力、磁場力,因而重力可以忽略,如果有具體數(shù)據(jù),可以通過比較來確定是否考慮重力,在有些情況下需要由題設條件來確定是否考慮重力。 求解帶電粒子在復合場中的運動問題的一般步驟是:(1)選帶電粒子為研究對象;(2)對帶電粒子進行受力分析;(3)依據(jù)受力情況判定帶電粒子的運動形式;(4)分析運動過程并結(jié)合力學規(guī)律列方程或畫圖象,然后求解。,(1)小球第1s末的速度。 (2)小球在前2s內(nèi)的位移。 (3)第6s內(nèi)小球離開斜面的最大距離。,,點評:本題屬于典型的帶電粒子在復合場中的運動問題,正確分析帶電粒子在各個時間段內(nèi)的受力,得出粒子在偶數(shù)秒內(nèi)做勻速圓周運動是解題的關(guān)鍵。,1.本章知識在高考中主要考查磁場的基本概念、安培力和洛倫茲力的判斷和應用。側(cè)重于帶電粒子在磁場中的勻速圓周運動、帶電粒子在復合場中運動等問題。多以選擇題和綜合計算題的形式出現(xiàn)。 2.帶電粒子在復合場中的運動是高考的重點之一,能綜合考查重力、電場力、磁場力的分析,各種力做功、能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系,圓周運動、動力學知識,以及考生的分析和綜合應用能力。覆蓋考點較多,是歷年高考的一個命題熱點,難度較大,在學習中我們要加倍努力。,(2015·全國卷Ⅱ,19)有兩個勻強磁場區(qū)域 Ⅰ 和 Ⅱ,Ⅰ 中的磁感應強度是 Ⅱ 中的k倍。兩個速率相同的電子分別在兩磁場區(qū)域做圓周運動。與 Ⅰ 中運動的電子相比,Ⅱ 中的電子( ) A.運動軌跡的半徑是Ⅰ中的k倍 B.加速度的大小是Ⅰ中的k倍 C.做圓周運動的周期是Ⅰ中的k倍 D.做圓周運動的角速度與Ⅰ中的相等,答案:AC,(2015·四川理綜,7)如圖所示,S處有一電子源,可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子,平板MN垂直于紙面.在紙面內(nèi)的長度L=9.1 cm,中點O與S間的距離d=4.55 cm,MN與SO直線的夾角為θ,板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應強度B=2.0×10-4 T。電子質(zhì)量m=9.1×10-31 kg,電量e=-1.6×10-19 C,不計電子重力。電子源發(fā)射速度v=1.6×106 m/s的一個電子,該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為l,則( ),A.θ=90°時,l=9.1 cm B.θ=60°時,l=9.1 cm C.θ=45°時,l=4.55 cm D.θ=30°時,l=4.55 cm,,答案:AD,,一、選擇題(1題為單選題,2題為多選題) 1.(2015·全國卷Ⅰ,14)兩相鄰勻強磁場區(qū)域的磁感應強度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應強度方向垂直的帶電粒子(不計重力),從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后,粒子的( ) A.軌道半徑減小,角速度增大 B.軌道半徑減小,角速度減小 C.軌道半徑增大,角速度增大 D.軌道半徑增大,角速度減小 答案:D,2.(2015·全國卷Ⅱ,18)指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針,下列說法正確的是( ) A.指南針可以僅具有一個磁極 B.指南針能夠指向南北,說明地球具有磁場 C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾 D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線,導線通電時指南針不偏轉(zhuǎn) 答案:BC,解析:指南針不可以僅具有一個磁極,故A錯誤;指南針能夠指向南北,說明地球具有磁場,故B正確;當附近的鐵塊磁化時,指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾,故C正確;根據(jù)安培定則,在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線,導線通電時會產(chǎn)生磁場,指南針會偏轉(zhuǎn)。故D錯誤。,二、非選擇題 3.(2015·全國卷Ⅰ,24)如圖,一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中;磁場的磁感應強度大小為0.1T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連,電路總電阻為2Ω。已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5cm;閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了0.3cm。重力加速度大小取10m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量。,答案:安培力的方向豎直向下,金屬棒的質(zhì)量為0.01kg,,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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