高中物理 第三章 磁場章末小結(jié)課件 新人教版選修31.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 選修3 1 磁場 第三章 1 1 1集合的概念 章末小結(jié) 第三章 1 1 1集合的概念 一 有關(guān)安培力問題的分析與計(jì)算安培力是一種性質(zhì)力 既可以使通電導(dǎo)體靜止 運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng) 又可以對通電導(dǎo)體做功 因此 有關(guān)安培力問題的分析與計(jì)算的基本思路和方法與力學(xué)問題一樣 先取研究對象進(jìn)行受力分析 判斷通電導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況 然后根據(jù)題目中的條件由牛頓定律或動(dòng)能定理等規(guī)律求解 具體求解應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手分析 1 安培力的大小當(dāng)通電導(dǎo)體與磁場方向垂直時(shí) f ilb 當(dāng)通電導(dǎo)體與磁場方向平行時(shí) f 0 當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場方向的夾角為 時(shí) f ilbsin 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(dǎo)線的方向 即安培力垂直于磁場和導(dǎo)線所決定的平面 但磁場與導(dǎo)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(dǎo)線所在處的磁感線的方向 用左手定則確定通電導(dǎo)線所受安培力的方向 根據(jù)受力分析確定通電導(dǎo)體所處的狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)過程 根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律或動(dòng)能定理求解 點(diǎn)評 正確分析安培力的大小和方向是解決此類問題的關(guān)鍵 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(yùn)動(dòng)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(fù)電 在相同的初速度的條件下 正負(fù)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡不同 形成多解 如圖甲所示 帶電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場 如帶正電 其軌跡為a 如帶負(fù)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(yīng)強(qiáng)度大小 而未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度方向 此時(shí)必須要考慮磁感應(yīng)強(qiáng)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(jìn)入勻強(qiáng)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(shí) 由于粒子運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的往復(fù)性形成多解帶電粒子在部分是電場 部分是磁場的空間運(yùn)動(dòng)時(shí) 運(yùn)動(dòng)往往具有往復(fù)性 從而形成多解 如圖丁所示 答案 acd點(diǎn)評 解此類題目時(shí) 對題目挖掘不深 理解不全面 是導(dǎo)致失誤的主要原因 三 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)復(fù)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(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)分類1 靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時(shí) 將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)在三場并存的區(qū)域中 當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大小相等 方向相反時(shí) 帶電粒子在洛倫茲力的作用下 在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3 較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)當(dāng)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(yùn)動(dòng) 這時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧 也不是拋物線 4 分階段運(yùn)動(dòng)帶電粒子可能依次通過幾種不同情況的復(fù)合場區(qū)域 其運(yùn)動(dòng)情況隨區(qū)域發(fā)生變化 其運(yùn)動(dòng)過程由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段組成 注意 研究帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)時(shí) 首先要明確各種不同力的性質(zhì)和特點(diǎn) 其次要正確地畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡 再選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律求解 一般情況下 電子 質(zhì)子 粒子等微觀粒子在復(fù)合場中所受的重力遠(yuǎn)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(shè)條件來確定是否考慮重力 求解帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)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(jìn)行受力分析 3 依據(jù)受力情況判定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)形式 4 分析運(yùn)動(dòng)過程并結(jié)合力學(xué)規(guī)律列方程或畫圖像 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(diǎn)評 本題屬于典型的帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題 正確分析帶電粒子在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的受力 得出粒子在偶數(shù)秒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)是解題的關(guān)鍵 綜合分析近幾年來新課標(biāo)地區(qū)各省份高考題 發(fā)現(xiàn)高考命題在本章呈現(xiàn)以下規(guī)律 1 本章知識(shí)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(yīng)用 側(cè)重于帶電粒子在磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)等問題 多以選擇題和綜合計(jì)算題的形式出現(xiàn) 2 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)是高考的重點(diǎn)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(yùn)動(dòng) 動(dòng)力學(xué)知識(shí) 以及考生的分析和綜合應(yīng)用能力 覆蓋考點(diǎn)較多 是歷年高考的一個(gè)命題熱點(diǎn) 難度較大 在學(xué)習(xí)中我們要加倍努力 2014 新課標(biāo)全國卷 20 下圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖 圖中 永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場 硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡 宇宙射線中有大量的電子 正電子和質(zhì)子 當(dāng)這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場時(shí) 下列說法正確的是 a 電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同b 電子與正電子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同c 僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子d 粒子的動(dòng)能越大 它在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小 答案 ac 1 2014 新課標(biāo)全國卷 15 關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力 下列說法正確的是 a 安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線b 安培力的方向總是垂直于磁場的方向c 安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)d 將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角 安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话氪鸢?b 答案 a 3 2014 新課標(biāo)全國卷 16 如圖 mn為鋁質(zhì)薄平板 鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場 未畫出 一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的p點(diǎn)垂直于鋁板向上射出 從q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá)pq的中點(diǎn)o 已知粒子穿越鋁板時(shí) 其動(dòng)能損失一半 速度方向和電荷量不變 不計(jì)重力 鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為 答案 d 答案 b 5 2014 大綱全國卷 25 如圖 在第一象限存在勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面 xy平面 向外 在第四象限存在勻強(qiáng)電場 方向沿