《600考點(diǎn)700分考法》2017新版A版高考物理專題復(fù)習(xí)課件：第九章 磁場(chǎng)(共32張PPT)

1、1第九章 磁場(chǎng)磁場(chǎng) 安培力考點(diǎn)考點(diǎn)3030帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題專題9 9帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題專題7 7帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)考點(diǎn)3131洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用問題考點(diǎn)考點(diǎn)3232帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界和多解問題專題專題8 822u 考點(diǎn)考點(diǎn)30 30 磁場(chǎng)磁場(chǎng) 安培力安培力l 高考考法突破 考法考法1 1磁場(chǎng)的產(chǎn)生與磁場(chǎng)疊加磁場(chǎng)的產(chǎn)生與磁場(chǎng)疊加l 應(yīng)試基礎(chǔ)必備 考法考法2 2通電導(dǎo)體受到安培力的方向判定與應(yīng)用通電導(dǎo)體受到安培力的方向判定與應(yīng)用 考法考法3 3安培力的計(jì)算安培力的計(jì)算 考法考法4 4安培力的綜合運(yùn)用安培力的綜合運(yùn)用3u 考點(diǎn)考點(diǎn)30 30 磁場(chǎng)磁場(chǎng)

2、安培力安培力 1. 磁場(chǎng)與磁感線(1) 磁場(chǎng)：磁體或電流周圍存在磁場(chǎng) 磁體與磁體、磁體和電流、電流和電流通過磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)與磁感線環(huán)形電流的磁場(chǎng)兩側(cè)N極和S極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱通電螺線管的磁場(chǎng)兩端N極和S極，管內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，管外非勻強(qiáng)磁場(chǎng)直線電流的磁場(chǎng)無磁極，非勻強(qiáng)，距導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱45 考法考法1 1磁場(chǎng)的產(chǎn)生與磁場(chǎng)疊加磁場(chǎng)的產(chǎn)生與磁場(chǎng)疊加 1磁場(chǎng)的產(chǎn)生(1) 磁體周圍存在磁場(chǎng) 磁感線從內(nèi)到外閉合，內(nèi)部由南極指向北極，外部由北極指向南極(2) 電流的磁場(chǎng) 通電螺線

3、管，注意導(dǎo)線繞向與電源接法，確定電流流向，應(yīng)用右手螺旋定則 2磁場(chǎng)的疊加空間中磁場(chǎng)通常會(huì)是多個(gè)磁場(chǎng)疊加，可通過平行四邊形定則進(jìn)行計(jì)算或判斷(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源 (2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判定各場(chǎng)源在該點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小和方向(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成6 考法考法2 2導(dǎo)體受到安培力的方向判定與應(yīng)用導(dǎo)體受到安培力的方向判定與應(yīng)用 1判斷通電導(dǎo)體所受安培力的常規(guī)技巧(1) 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(yīng)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(gè)相互平行的環(huán)形電流或條形磁鐵等7(3) 分析非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中通電導(dǎo)體受

4、力方向的方法將導(dǎo)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(chǎng)或電流抽象表示理解8如圖甲所示,懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)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(jié)合的問題(1)安培力作用下的物體平衡與閉合電路歐姆定律相結(jié)合 以電流為橋梁，將安培力與電路結(jié)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(guān)，電流的大小與電壓、電阻有關(guān)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

5、變化而變化的特點(diǎn)從動(dòng)態(tài)分析中找到摩擦力轉(zhuǎn)折的臨界點(diǎn)(最大值、零值、方向變化點(diǎn)) 3安培力與功、能結(jié)合的綜合問題弄清安培力是恒力還是變力結(jié)合動(dòng)能定理和能量守恒定律求解1010u 考點(diǎn)考點(diǎn)31 31 帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)l 高考考法突破 考法考法5 5帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的公式的應(yīng)用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的公式的應(yīng)用l 應(yīng)試基礎(chǔ)必備 考法考法6 6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算11u 考點(diǎn)考點(diǎn)31 31 帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)12 考法考法5 5帶電

6、粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的公式的應(yīng)用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的公式的應(yīng)用(1)與半徑或軌跡有關(guān)問題的分析，核心為半徑公式 r與比荷 成反比，與v成正比，與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比粒子垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能為Ek， ，則 ，r與Ek成正比mv為動(dòng)量p(見選修35)，則 ，r與動(dòng)量p成正比(2) 與時(shí)間有關(guān)的問題分析，核心為周期公式 注意：粒子垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度越大，半徑越大，周期不變周期與帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度和半徑無關(guān)與粒子帶電荷量、質(zhì)量m和磁感應(yīng)強(qiáng)度B有關(guān)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，由粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過的角度決定角度為（弧度），則運(yùn)動(dòng)時(shí)間13 考法考法6 6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分

7、析與計(jì)算帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算1研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，主要面臨三個(gè)問研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，主要面臨三個(gè)問題：定圓心，求半徑，求運(yùn)動(dòng)時(shí)間題：定圓心，求半徑，求運(yùn)動(dòng)時(shí)間(1) 圓心的確定，主要有兩類：已知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上兩點(diǎn)速度方向，作兩速度的垂線，交點(diǎn)即為圓心已知粒子入射點(diǎn)、入射方向及運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的一條弦，作速度方向的垂線及弦的垂直平分線，交點(diǎn)即為圓心14(2) 半徑的計(jì)算圓心確定，尋找與半徑和已知量相關(guān)的直角三角形，用幾何知識(shí)求解常用解三角形法，如圖所示 或由R2L2(Rd)2求得 .(3) 運(yùn)動(dòng)時(shí)間的求解：由t可知 .

8、所以求運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)鍵是找到回旋角偏向角也叫偏轉(zhuǎn)角、回旋角、弦切角偏向角()指末速度與初速度間夾角回旋角()一段圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角弦切角()圓弧的弦與過弦的端點(diǎn)處切線間的夾角由幾何知識(shí)可知：2.15 2熟悉帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的幾種常見的情形與分析(1) 直線邊界直線邊界：一般求運(yùn)動(dòng)時(shí)間、偏轉(zhuǎn)角及必須滿足的條件粒子進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，粒子以角度進(jìn)入磁場(chǎng)，以角度出磁場(chǎng)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v垂直邊界時(shí)，出射點(diǎn)距離入射點(diǎn)最遠(yuǎn)，且smax2r 同一出射點(diǎn)，可能對(duì)應(yīng)粒子的兩個(gè)入射方向(2) 平行邊界平行邊界：一般求運(yùn)動(dòng)時(shí)間、偏轉(zhuǎn)角及偏轉(zhuǎn)條件dr(1cos )或d2r，drsin ，dr(1cos )臨界條

9、件：帶正電荷粒子沿磁場(chǎng)下邊界射入，則 ，則滿足 時(shí)，粒子在上邊界射出帶負(fù)電荷粒子垂直于邊界射入磁場(chǎng) ， v越小，r越小，粒子偏轉(zhuǎn)角越大90，rd，粒子恰不能在右邊界偏出帶負(fù)電荷粒子以不同速度射入磁場(chǎng)，dr(1cos)v不變，入射角大于，粒子不會(huì)在右邊界射出臨界條件是粒子運(yùn)動(dòng)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(jìn)入磁場(chǎng)兩速度矢量相交于圓心 ，B和v可調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)角一束相同速度的粒子平行射入磁場(chǎng)，從同一點(diǎn)射出磁場(chǎng)同一點(diǎn)以相同速度大小、不同方向射入磁場(chǎng)的粒子出磁場(chǎng)時(shí)，方向平行 3帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)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(chǎng)的方向

10、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(zhuǎn)軌跡或速度偏轉(zhuǎn)方向等條件判定(2) 依據(jù)左手定則判定洛倫茲力方向，粗略描繪粒子圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡 (3) 依據(jù)已知的入射點(diǎn)、入射速度方向找到對(duì)應(yīng)的出射點(diǎn)或出射方向，確定圓周運(yùn)動(dòng)圓心、回旋角以及半徑與角度的關(guān)系(4) 依據(jù)幾何條件和帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律公式求解1717u 考點(diǎn)考點(diǎn)32 32 洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用問題洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用問題l 高考考法突破 考法考法1 1對(duì)洛倫茲力應(yīng)用模型的考查對(duì)洛倫茲力應(yīng)用模型的考查18u 考點(diǎn)考點(diǎn)32 32 洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用問題洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用問題 考

11、法考法7 7對(duì)洛倫茲力應(yīng)用模型的考查對(duì)洛倫茲力應(yīng)用模型的考查運(yùn)動(dòng)電荷在復(fù)合場(chǎng)(磁場(chǎng)、電場(chǎng))中的運(yùn)動(dòng)，在科學(xué)技術(shù)中有重要的應(yīng)用，下述應(yīng)用須熟知 2磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)與磁強(qiáng)計(jì)磁流體發(fā)電機(jī)：正、負(fù)離子(等離子體)以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)B中，洛倫茲力作用下，正、負(fù)離子向上、下極板偏轉(zhuǎn)、積累，從而在板間形成一個(gè)向下的電場(chǎng)，兩板間形成電勢(shì)差 ， 電勢(shì)差穩(wěn)定，UdvB，相當(dāng)于可對(duì)外供電的電源 1速度選擇器粒子以速度v0進(jìn)入正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)受到的電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，與粒子的電荷量、電性、質(zhì)量無關(guān)19電磁流量計(jì)：導(dǎo)電液體中自由電荷在洛倫茲

12、力作用下縱向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定由 ，可得 .流量 磁強(qiáng)計(jì)磁強(qiáng)計(jì)實(shí)質(zhì)上是利用霍爾效應(yīng)來測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的儀器.一塊導(dǎo)體令其寬度為l，厚度為d，導(dǎo)體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通以圖示電流I，a、b間就會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，測(cè)出a、b間的電勢(shì)差U，可測(cè)得B磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)與磁強(qiáng)計(jì)應(yīng)用的都是霍爾效應(yīng)原理磁場(chǎng)與電流方向上垂直，通電導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直方向出現(xiàn)電勢(shì)差20 3質(zhì)譜儀組成：離子源O，加速電場(chǎng)U，速度選擇器(E、B1)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)B2，膠片原理：加速場(chǎng)中 ，選擇器中 ，偏轉(zhuǎn)場(chǎng)中d2r， .可得比荷 ，質(zhì)量 4回旋加速器組成：兩個(gè)D

13、形盒，大型電磁鐵，高頻振蕩交變電壓，兩縫間可形成電場(chǎng)作用電場(chǎng)對(duì)粒子加速，磁場(chǎng)使粒子反復(fù)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(yùn)動(dòng)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(zhì)量m和磁感應(yīng)強(qiáng)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(guān)2121u 專題專題7 7 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)l 高考考法突破 考法考法8 8帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)l 應(yīng)試基礎(chǔ)必備 考法考法9 9帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)22u 專題專題7 7 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在復(fù)合

14、場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”的區(qū)別23 考法考法8 8帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)組合場(chǎng)：兩種場(chǎng)不疊加，分布不同區(qū)域，粒子在兩種場(chǎng)中穿梭運(yùn)動(dòng)組合場(chǎng)常見是電場(chǎng)與磁場(chǎng)的組合，兩個(gè)不同磁場(chǎng)的組合：(1) 分階段分析處理粒子在不同場(chǎng)中的問題，在不同場(chǎng)中做什么樣的運(yùn)動(dòng)(2) 分析每個(gè)場(chǎng)中粒子受到的力的作用，找到相應(yīng)運(yùn)動(dòng)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(gè)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情況，注意運(yùn)動(dòng)規(guī)律的轉(zhuǎn)變 考法考法9 9帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)疊加場(chǎng)：重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)，其中兩個(gè)或三個(gè)在空間的重合存在帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行受力分析，結(jié)合牛頓運(yùn)

15、動(dòng)定律和已知條件解題：洛倫茲力與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向垂直，改變粒子速度方向，不對(duì)粒子做功。帶電粒子未受軌道約束，有磁場(chǎng)參與的疊加場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，帶電粒子沿著磁感線運(yùn)動(dòng)，或出現(xiàn)重力或電場(chǎng)力與洛倫茲力的平衡若帶電粒子在疊加場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，粒子受到的重力和電場(chǎng)力平衡2424u 專題專題8 8 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界與多解問題帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界極值問題帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界極值問題 考法考法1111帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的多解問題帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的多解問題25u專題專題8 8帶電粒子

16、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界與臨界與多解問題多解問題 考法考法10 10 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界極值問題帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界極值問題 1.分析臨界問題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)臨界點(diǎn)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(chǎng)邊界的條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長（3）速率v變化時(shí)，軌跡圓心角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長（3）定圓旋轉(zhuǎn)法帶電粒子射入磁場(chǎng)的速率v大小一定射入方向變化，以入射點(diǎn)為定點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)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

17、向相同一排相同粒子進(jìn)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 2.處理臨界極值問題的常見方法（1）巧用對(duì)稱思維帶電粒子垂直射入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(dòng)態(tài)放縮法帶電粒子射入磁場(chǎng)的方向確定射入速度v的大小或磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r隨之變化26 考法考法11 11 帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的多解問題帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的多解問題帶電粒子在洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)，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(fù)電，在初速度相同的條件下，正

18、、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，形成多解 2.磁場(chǎng)方向不確定形成多解磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，只告訴磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向必須考慮磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng)時(shí)，帶電粒子可穿越有界磁場(chǎng)，也可轉(zhuǎn)過180從入射邊反向飛出形成多解 4.帶電粒子運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性形成多解帶電粒子在部分電場(chǎng)、部分磁場(chǎng)的空間運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)可能具有重復(fù)性，形成多解2727u 專題專題9 9 帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)l 高考考法突破 考法考法1212帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題28u專題專題9 9 帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡：直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)條件：有軌道約束和無軌道約束 考法考法1212帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題 1分析帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的三