《600分考點700分考法》高考物理一輪專題復習課件：A版第九章磁場(32張PPT)

1、1第九章 磁場磁場 安培力考點考點3030帶電體在復合場中的運動專題專題9 9帶電粒子在復合場中的運動專題專題7 7帶電粒子在磁場中的圓周運動考點考點3131洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應用問題考點考點3232帶電粒子在磁場中運動的臨界和多解問題專題專題8 822u 考點考點30 30 磁場磁場 安培力安培力l 高考考法突破 考法考法1 1磁場的產(chǎn)生與磁場疊加磁場的產(chǎn)生與磁場疊加l 應試基礎必備 考法考法2 2通電導體受到安培力的方向判定與應用通電導體受到安培力的方向判定與應用 考法考法3 3安培力的計算安培力的計算 考法考法4 4安培力的綜合運用安培力的綜合運用3u 考點考點30 30 磁場磁場

2、安培力安培力 1. 磁場與磁感線磁場：磁體或電流周圍存在磁場 磁體與磁體、磁體和電流、電流和電流通過磁場相互作用地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近電流周圍磁場的方向用安培定則(也稱右手螺旋定則)來確定(2) 掌握幾種常見的磁場與磁感線通電螺線管的磁場兩端N極和S極，管內勻強磁場，管外非勻強磁場直線電流的磁場無磁極，非勻強，距導線越遠磁場越弱45 考法考法1 1磁場的產(chǎn)生與磁場疊加磁場的產(chǎn)生與磁場疊加 1磁場的產(chǎn)生磁體周圍存在磁場 磁感線從內到外閉合，內部由南極指向北極，外部由北極指向南極(2) 電流的磁場 通電螺線管，注意導線繞向與電源接法，確定電流流向，應用右手螺旋定則 2磁場的

3、疊加空間中磁場通常會是多個磁場疊加，可通過平行四邊形定則進行計算或判斷確定磁場場源 定位空間中需求解磁場的點，利用安培定則判定各場源在該點上產(chǎn)生的磁場大小和方向應用平行四邊形定則進行合成6 考法考法2 2導體受到安培力的方向判定與應用導體受到安培力的方向判定與應用 1判斷通電導體所受安培力的常規(guī)技巧左手定則推論 同向平行電流相互吸引，異向平行電流相互排斥(2) 注意應用等效分析環(huán)形電流(或矩形等電流)等效為小磁針，通電螺線管可等效為多個相互平行的環(huán)形電流或條形磁鐵等7(3) 分析非勻強磁場中通電導體受力方向的方法將導體分段分析粗分析可將方向“理想化”注意將穿過紙面的磁場或電流抽象表示理解8如圖

4、甲所示,懸掛在勻強磁場中的通電金屬棒處于平衡狀態(tài),其平面受力圖如圖乙所示;如圖丙所示,靜止在勻強磁場中的粗糙框架上的通電金屬棒,其平面受力圖如圖丁所示.9 2安培力與閉合電路歐姆定律相結合的問題安培力作用下的物體平衡與閉合電路歐姆定律相結合 以電流為橋梁，將安培力與電路結合到一起 閉合電路歐姆定律EI(Rr) 安培力求解公式FBIL 物體的平衡條件(2) 安培力大小與電流有關，電流的大小與電壓、電阻有關電阻變化，安培力變化，靜摩擦力變化，安培力作用下物體的臨界問題把握靜摩擦力的大小和方向隨安培力變化而變化的特點從動態(tài)分析中找到摩擦力轉折的臨界點(最大值、零值、方向變化點) 3安培力與功、能結合

5、的綜合問題弄清安培力是恒力還是變力結合動能定理和能量守恒定律求解1010u 考點考點31 31 帶電粒子在磁場中的圓周運動帶電粒子在磁場中的圓周運動l 高考考法突破 考法考法5 5帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的公式的應用帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的公式的應用l 應試基礎必備 考法考法6 6帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的分析與計算帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的分析與計算11u 考點考點31 31 帶電粒子在磁場中的圓周運動帶電粒子在磁場中的圓周運動12 考法考法5 5帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的公式的應用帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的公式的應用與半徑或軌跡有關問題

6、的分析，核心為半徑公式 r與比荷 成反比，與v成正比，與磁感應強度B成反比粒子垂直磁場方向運動的動能為Ek， ，則 ，r與Ek成正比mv為動量p(見選修35)，則 ，r與動量p成正比(2) 與時間有關的問題分析，核心為周期公式 注意：粒子垂直于磁場運動的速度越大，半徑越大，周期不變周期與帶電粒子運動速度和半徑無關與粒子帶電荷量、質量m和磁感應強度B有關粒子在磁場中運動的時間，由粒子在磁場中運動轉過的角度決定角度為（弧度），則運動時間13 考法考法6 6帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的分析與計算帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的分析與計算1研究帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的規(guī)律時，主

7、要面臨三個問研究帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的規(guī)律時，主要面臨三個問題：定圓心，求半徑，求運動時間題：定圓心，求半徑，求運動時間(1) 圓心的確定，主要有兩類：已知粒子運動軌跡上兩點速度方向，作兩速度的垂線，交點即為圓心已知粒子入射點、入射方向及運動軌跡對應的一條弦，作速度方向的垂線及弦的垂直平分線，交點即為圓心14(2) 半徑的計算圓心確定，尋找與半徑和已知量相關的直角三角形，用幾何知識求解常用解三角形法，如圖所示 或由R2L2(Rd)2求得 .(3) 運動時間的求解：由t可知 .所以求運動時間的關鍵是找到回旋角偏向角也叫偏轉角、回旋角、弦切角偏向角()指末速度與初速度間夾角回旋角()

8、一段圓弧所對應的圓心角弦切角()圓弧的弦與過弦的端點處切線間的夾角由幾何知識可知：2.15 2熟悉帶電粒子在磁場中運動的幾種常見的情形與分析(1) 直線邊界直線邊界：一般求運動時間、偏轉角及必須滿足的條件粒子進出磁場具有對稱性，粒子以角度進入磁場，以角度出磁場粒子進入磁場時的速度v垂直邊界時，出射點距離入射點最遠，且smax2r 同一出射點，可能對應粒子的兩個入射方向(2) 平行邊界平行邊界：一般求運動時間、偏轉角及偏轉條件dr(1cos )或d2r，drsin ，dr(1cos )臨界條件：帶正電荷粒子沿磁場下邊界射入，則 ，則滿足 時，粒子在上邊界射出帶負電荷粒子垂直于邊界射入磁場 ， v

9、越小，r越小，粒子偏轉角越大90，rd，粒子恰不能在右邊界偏出帶負電荷粒子以不同速度射入磁場，dr(1cos)v不變，入射角大于，粒子不會在右邊界射出臨界條件是粒子運動軌跡與邊界相切16(3) 圓形邊界圓形邊界：帶電粒子沿指向圓心的方向進入磁場兩速度矢量相交于圓心 ，B和v可調節(jié)偏轉角一束相同速度的粒子平行射入磁場，從同一點射出磁場同一點以相同速度大小、不同方向射入磁場的粒子出磁場時，方向平行 3帶電粒子在磁場中做圓周運動的解題思路與程序(1) 明確帶電粒子的電性、入射速度方向，磁場的方向入射速度方向不確定，依據(jù)已知條件確定大概方向電性不確定，依據(jù)已知的偏轉軌跡或速度偏轉方向等條件判定(2)

10、依據(jù)左手定則判定洛倫茲力方向，粗略描繪粒子圓周運動的軌跡 (3) 依據(jù)已知的入射點、入射速度方向找到對應的出射點或出射方向，確定圓周運動圓心、回旋角以及半徑與角度的關系(4) 依據(jù)幾何條件和帶電粒子在磁場中做圓周運動的規(guī)律公式求解1717u 考點考點32 32 洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應用問題洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應用問題l 高考考法突破 考法考法1 1對洛倫茲力應用模型的考查對洛倫茲力應用模型的考查18u 考點考點32 32 洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應用問題洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應用問題 考法考法7 7對洛倫茲力應用模型的考查對洛倫茲力應用模型的考查運動電荷在復合場(磁場、電場)中的運動，在科學

11、技術中有重要的應用，下述應用須熟知 2磁流體發(fā)電機、電磁流量計與磁強計磁流體發(fā)電機：正、負離子(等離子體)以速度v進入磁場B中，洛倫茲力作用下，正、負離子向上、下極板偏轉、積累，從而在板間形成一個向 下 的 電 場 ， 兩 板 間 形 成 電 勢差 ， 電勢差穩(wěn)定，UdvB，相當于可對外供電的電源 1速度選擇器粒子以速度v0進入正交電場和磁場受到的電場力與洛倫茲力方向相反粒子沿直線從右邊孔中出去，有qv0BqE， ，若 ，粒子做勻速直線運動，與粒子的電荷量、電性、質量無關19電磁流量計：導電液體中自由電荷在洛倫茲力作用下縱向偏轉，a、b間出現(xiàn)電勢差當自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間

12、的電勢差就保持穩(wěn)定由 ，可得 .流量 磁強計磁強計實質上是利用霍爾效應來測量磁感應強度B的儀器.一塊導體令其寬度為l，厚度為d，導體放在勻強磁場中，通以圖示電流I，a、b間就會出現(xiàn)電勢差，測出a、b間的電勢差U，可測得B磁流體發(fā)電機、電磁流量計與磁強計應用的都是霍爾效應原理磁場與電流方向上垂直，通電導體在與磁場、電流方向都垂直方向出現(xiàn)電勢差20 3質譜儀組成：離子源O，加速電場U，速度選擇器(E、B1)，偏轉磁場B2，膠片原理：加速場中 ，選擇器中 ，偏轉場中d2r， .可得比荷 ，質量 4回旋加速器組成：兩個D形盒，大型電磁鐵，高頻振蕩交變電壓，兩縫間可形成電場作用電場對粒子加速，磁場使粒子

13、反復加速加速原理：(1) 交變電壓的頻率f，與帶電粒子做勻速圓周運動的頻率相等， ；(2) 回旋加速器最后使粒子得到的能量， ，粒子電荷量、質量m和磁感應強度B一定，R越大，粒子能量越大粒子最終得到能量與極間加速電壓無關2121u 專題專題7 7 帶電粒子在復合場中的運動帶電粒子在復合場中的運動l 高考考法突破 考法考法8 8帶電粒子在組合場中的運動帶電粒子在組合場中的運動l 應試基礎必備 考法考法9 9帶電粒子在疊加場中的運動帶電粒子在疊加場中的運動22u 專題專題7 7 帶電粒子在復合場中的運動帶電粒子在復合場中的運動“電偏轉”和“磁偏轉”的區(qū)別23 考法考法8 8帶電粒子在組合場中的運動

14、帶電粒子在組合場中的運動組合場：兩種場不疊加，分布不同區(qū)域，粒子在兩種場中穿梭運動組合場常見是電場與磁場的組合，兩個不同磁場的組合：(1) 分階段分析處理粒子在不同場中的問題，在不同場中做什么樣的運動(2) 分析每個場中粒子受到的力的作用，找到相應運動規(guī)律，列式解題(3) 注意粒子的入射條件，分析帶電粒子射出第一個場的運動情況，注意運動規(guī)律的轉變 考法考法9 9帶電粒子在疊加場中的運動帶電粒子在疊加場中的運動疊加場：重力場、電場、磁場，其中兩個或三個在空間的重合存在帶電粒子在疊加場中運動，進行受力分析，結合牛頓運動定律和已知條件解題：洛倫茲力與帶電粒子的運動方向和磁場方向垂直，改變粒子速度方向

15、，不對粒子做功。帶電粒子未受軌道約束，有磁場參與的疊加場中做直線運動，帶電粒子沿著磁感線運動，或出現(xiàn)重力或電場力與洛倫茲力的平衡若帶電粒子在疊加場中做勻速圓周運動，粒子受到的重力和電場力平衡2424u 專題專題8 8 帶電粒子在磁場中運動的臨界與多解問題帶電粒子在磁場中運動的臨界與多解問題l 高考考法突破 考法考法1010帶電粒子在有界磁場中運動的臨界極值問題帶電粒子在有界磁場中運動的臨界極值問題 考法考法1111帶電粒子在磁場中做圓周運動的多解問題帶電粒子在磁場中做圓周運動的多解問題25u專題專題8 8帶電粒子在磁場中運動的帶電粒子在磁場中運動的臨界與臨界與多解問題多解問題 考法考法10 1

16、0 帶電粒子在有界磁場中運動的臨界極值問題帶電粒子在有界磁場中運動的臨界極值問題 1.分析臨界問題的關鍵是找準臨界點以題目中 “恰好”“最大”“最高”“至少”等詞語為突破口，挖掘隱含條件 （1）剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切（2）速率v一定，弧長越長，圓心角越大，帶電粒子在有界磁場中運動時間越長（3）速率v變化時，軌跡圓心角越大，運動時間越長（3）定圓旋轉法帶電粒子射入磁場的速率v大小一定射入方向變化，以入射點為定點，旋轉軌跡圓，作一系列軌跡，探索臨界條件（4）定圓平移法速度大小和方向相同一排相同粒子進入直線邊界各粒子的軌跡圓弧可由其他粒子的軌跡圓弧沿邊界平移得到

17、 2.處理臨界極值問題的常見方法（1）巧用對稱思維帶電粒子垂直射入磁場做勻速圓周運動入射速度、出射速度與PQ線的夾角（弦切角）相等，并有=2=t.（2）動態(tài)放縮法帶電粒子射入磁場的方向確定射入速度v的大小或磁感應強度B變化，粒子做圓周運動的軌道半徑r隨之變化26 考法考法11 11 帶電粒子在磁場中做圓周運動的多解問題帶電粒子在磁場中做圓周運動的多解問題帶電粒子在洛倫茲力作用下運動，由于條件不確定性，形成多解問題： 1.帶電粒子電性不確定形成多解受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電或負電，在初速度相同的條件下，正、負粒子在磁場中運動軌跡不同，形成多解 2.磁場方向不確定形成多解磁感應強度是矢量

18、，只告訴磁感應強度的大小，未具體指出磁感應強度的方向必須考慮磁感應強度方向的不確定性而形成的多解 3.臨界狀態(tài)不唯一形成多解帶電粒子在洛倫茲力作用下穿越有界磁場時，帶電粒子可穿越有界磁場，也可轉過180從入射邊反向飛出形成多解 4.帶電粒子運動的重復性形成多解帶電粒子在部分電場、部分磁場的空間運動，運動可能具有重復性，形成多解2727u 專題專題9 9 帶電物體在復合場中的運動帶電物體在復合場中的運動l 高考考法突破 考法考法1212帶電物體在復合場中的運動問題帶電物體在復合場中的運動問題28u專題專題9 9 帶電物體在復合場中的運動帶電物體在復合場中的運動軌跡：直線運動和圓周運動運動條件：有軌道約束和無軌道約束 考法考法1212帶電物體在復合場中的運動問題帶電物體在復合場中的運動問題 1分析帶電物體在復合場中運動的三