高考物理二輪復(fù)習(xí)方案專題9磁場課件新課標(biāo)

1、專題九 磁場專題九磁場考情深度解讀專題九 考情深度解讀 一、三種場力的綜合比較場力比較項目電場力洛倫茲力重力力的大小FEq與電荷的運動情況無關(guān)，在勻強(qiáng)電場中為恒力與速度大小和方向有關(guān)，電荷靜止或速度方向與磁場方向平行時不受洛淪茲力電荷運動方向與磁場方向垂直時洛倫茲力最大，fqBvGmg與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，在地球表面附近可以看成一個恒力專題九 考情深度解讀 場力比較項目電場力洛倫茲力重力力的方向正電荷受到電場力方向與E方向相同負(fù)電荷受到電場力方向與E方向相反F與E方向互相平行洛倫茲力方向垂直于磁場方向和速度方向所確定的平面用左手定則確定洛倫茲力的方向，應(yīng)注意電荷的正負(fù)方向總是豎直向下與重力加速

2、度方向相同專題九 考情深度解讀 場力比較項目電場力洛倫茲力重力作用效果可以改變速度的大小和方向只能改變速度的方向，而不能改變速度的大小可以改變速度的大小和方向?qū)ｎ}九 考情深度解讀 場力比較項目電場力洛倫茲力重力做功特點做多少功與路徑無關(guān)，而與初末位置之間的電勢差有關(guān)電場力做正功，電勢能減少；電場力做負(fù)功，電勢能增加洛倫茲力對電荷不做功，因為洛倫茲力方向總是和速度方向垂直做多少功與路徑無關(guān)，而與初末位置之間的高度差有關(guān)重力做正功，重力勢能減少；重力做負(fù)功，重力勢能增加專題九 考情深度解讀 二、安培力與洛倫茲力的對比比較項目安培力洛倫茲力作用對象通電導(dǎo)體(電流)運動電荷力的大小I和B垂直時最大：F

3、安BIlI和B平行時最?。篎安0v和B垂直時最大：F洛qvBv和B平行時最?。篎洛0力的方向左手定則：F安與I垂直，與B垂直，F(xiàn)安總垂直于I與B確定的平面左手定則：F洛與v垂直，與B垂直，F(xiàn)洛總垂直于v與B確定的平面專題九 考情深度解讀 比較項目安培力洛倫茲力做功情況安培力做功，將電能轉(zhuǎn)化為其他能；克服安培力做功，將其他能轉(zhuǎn)化為電能洛倫茲力對運動電荷不做功作用效果改變導(dǎo)體棒的運動狀態(tài)只改變電荷的速度方向，不改變速度大小專題九 考情深度解讀 比較項目安培力洛倫茲力聯(lián)系安培力實際上是在導(dǎo)線中定向運動的電荷所受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力的方向和安培力的方向均用左手定則判斷專題九 考情深度解讀 三

4、、帶電粒子在電場和磁場中運動的比較運動形式比較項目帶電粒子在勻強(qiáng)電場中加速(v0與電場線平行或為零)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)(v0E)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中勻速運動(v0與磁感線平行)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中偏轉(zhuǎn)(v0與磁感線垂直)受力特點受到恒定的電場力；電場力做功不受磁場力作用受磁場力作用；但磁場力不做功專題九 考情深度解讀 運動形式比較項目帶電粒子在勻強(qiáng)電場中加速(v0與電場線平行或為零)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)(v0E)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中勻速運動(v0與磁感線平行)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中偏轉(zhuǎn)(v0與磁感線垂直)運動特征勻變速直線運動類平拋運動勻速直線運動勻速圓周運動研究方法牛頓運動定律、勻變

5、速運動規(guī)律牛頓運動定律、勻變速運動公式、正交分解法勻速直線運動公式牛頓運動定律、向心力公式、圓的幾何知識專題九 考情深度解讀 運動形式比較項目帶電粒子在勻強(qiáng)電場中加速(v0與電場線平行或為零)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)(v0E)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中勻速運動(v0與磁感線平行)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中偏轉(zhuǎn)(v0與磁感線垂直)表達(dá)方式如何求運動時間、速度和位移如何求飛行時間、偏移量和偏轉(zhuǎn)角如何求時間和偏轉(zhuǎn)角專題九 考情深度解讀 專題九 考情深度解讀 運動形式比較項目帶電粒子在勻強(qiáng)電場中加速(v0與電場線平行或為零)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)(v0E)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中勻速運動(v0與磁感線平行)帶電粒子

6、在勻強(qiáng)磁場中偏轉(zhuǎn)(v0與磁感線垂直)運動情景專題九 考情深度解讀 四、帶電粒子(質(zhì)點)在復(fù)合場中的運動1帶電質(zhì)點(考慮重力)在復(fù)合場中的運動(1)帶點質(zhì)點在復(fù)合場中的運動有兩種情況：一是“疊加式”復(fù)合場，即重力場、電場和磁場三者或其中任意兩者共存于同一區(qū)域的場；一是“組合式”復(fù)合場，指電場與磁場同時存在，但不重疊出現(xiàn)在同一區(qū)域的情況帶電質(zhì)點在復(fù)合場中的運動(包括平衡)說到底仍然是一個力學(xué)問題，只要掌握好不同的場對帶電體作用力的特點，從分析帶電體的受力情況和運動情況著手，充分發(fā)掘隱含條件，建立清晰的物理情景，最終把物理模型轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)表達(dá)式，即可求解(2)解決復(fù)合場中帶電質(zhì)點運動的問題可從以下兩個

7、方面入手：動力學(xué)觀點(牛頓運動定律和運動學(xué)方程)；能量觀點(動能定理和機(jī)械能守恒定律或能量守恒定律)專題九 考情深度解讀 2帶電粒子(不計重力)在復(fù)合場中的運動 (1)帶電粒子在復(fù)合場中只受電場力和洛倫茲力的作用，電場力的方向由電性和電場方向共同決定，洛倫茲力方向要用左手定則準(zhǔn)確判斷(2)對于“組合式”的復(fù)合場中帶電粒子的運動問題，往往是由粒子在電場和磁場中的兩個運動“連接”而成，因此對粒子經(jīng)過連接點的速度大小和方向的分析是銜接兩個運動的關(guān)鍵，一般是解題的突破口(3)“對稱性”是帶電粒子在復(fù)合場中運動問題經(jīng)常呈現(xiàn)的一個特點，成為解題的另一突破口要點熱點探究專題九 要點熱點探究探究點一磁場對通電

8、導(dǎo)線的作用力例1 2011課標(biāo)全國卷 電磁軌道炮工作原理如圖391所示待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸電流I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強(qiáng)磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是()專題九 要點熱點探究A只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B只將電流I增加至原來的2倍C只將彈體質(zhì)量減至原來的一半D將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究【點評】本題以近代

9、科技在國防中的應(yīng)用為背景考查通電導(dǎo)體在磁場中的運動問題，可應(yīng)用動能定理分析電磁炮射出時的速度與電流、質(zhì)量及軌道長度的關(guān)系，明確磁感應(yīng)強(qiáng)度隨電流的變化關(guān)系是解題的關(guān)鍵專題九 要點熱點探究2011上海卷 如圖392所示，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O，并處于勻強(qiáng)磁場中當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為.則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為()變式題專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究探究點二帶電粒子在磁場中的運動解析帶電粒子在磁場中運動的問題，應(yīng)畫出運動軌跡示意圖，確定軌跡圓的圓心是關(guān)鍵常用下列方法確定圓心：

10、已知軌跡上某兩點速度方向，作出過兩點的速度的垂線，兩條垂線的交點即圓心；已知軌跡上兩個點的位置，兩點連線的中垂線過圓心帶電粒子在磁場中運動側(cè)重于運用數(shù)學(xué)知識(圓與三角形知識)求解，帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的角度、初速度與磁場邊界的夾角往往是解題的關(guān)鍵，角度是確定圓心、運動方向的依據(jù)，更是計算帶電粒子在磁場中運動時間的橋梁，如帶電粒子在磁場中運動的時間為t(是圓弧對應(yīng)的圓心角)專題九 要點熱點探究帶電粒子在磁場中的運動半徑不僅關(guān)聯(lián)速度的求解，而且在首先確定了運動半徑的情況下，可利用半徑發(fā)現(xiàn)題中隱含的幾何關(guān)系專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究專題九 要點熱

11、點探究【點評】 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的最長時間為其運動軌跡所對應(yīng)的圓心角為90，據(jù)此畫出運動軌跡進(jìn)行求解確定帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動圓心的方法有：圓心位于軌跡上某兩點速度方向垂線的交點上；將軌跡上的兩位置連成弦，圓心就在弦的中垂線上；將兩個速度方向延長相交，圓心就在兩速度方向夾角的補(bǔ)角的角平分線上專題九 要點熱點探究【高考命題者說】 本題考查考生運用帶電粒子在磁場中運動的規(guī)律綜合分析解決問題的能力解決問題的關(guān)鍵是要找到最后離開磁場的粒子也是在磁場中運動時間最長的粒子的運動軌跡試題中“從發(fā)射粒子到粒子全部離開磁場經(jīng)歷的時間恰好為粒子在磁場中做圓周運動周期的四分之一”的敘述給出了在

12、磁場中運動時間最長的粒子的運動時間經(jīng)過分析，粒子運動的半徑滿足題給的條件且是四分之一圓弧的軌跡只能是與磁場的上邊界相切的一段圓弧畫出其運動軌跡，就可以利用圖中的幾何關(guān)系求解專題九 要點熱點探究本題對考生的分析能力要求較高試題抽樣統(tǒng)計難度為，區(qū)分度為0.603.有41%的考生得0分，41%的考生得4分，5%的考生得6分(引自教育部考試中心2011課程標(biāo)準(zhǔn)實驗高考理科試題分析第158頁)專題九 要點熱點探究2011海南卷 空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，圖394中的正方形為其邊界一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點入射這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相

13、同，且都包含不同速率的粒子不計重力下列說法正確的是()變式題專題九 要點熱點探究A入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同B入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同C在磁場中運動時間相同的粒子，其運動軌跡一定相同D在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越大專題九 要點熱點探究例2變式題BD【解析】 帶電粒子進(jìn)入磁場中后，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，軌道半徑R因所有粒子比荷相同，若入射速度相同，則軌道半徑相同，軌跡一定相同，B選項正確；所有帶電粒子做圓周運動周期T相同，所以軌跡所對圓心角越大的粒子在磁場中運動時間越長，D選項正確；若帶電粒子能從磁場左邊界射出，即使入射速

14、度不同，所用時間也一定相同，因為此情況時軌跡所對圓心角均為180，這些粒子的軌跡與入射速度有關(guān)，故AC選項錯誤專題九 要點熱點探究探究點三帶電粒子在組合場中的運動(含先后場)1組合場(1)組合場是指電場和磁場獨立存在于不同的空間，電場和磁場不重疊，分別位于某一直線邊界兩側(cè)的情況，例如回旋加速器組合場分不同方向的電場組合、不同方向的磁場組合、電場和磁場組合等情況(2)帶電粒子在組合場中運動的處理方法準(zhǔn)確畫出粒子的運動軌跡圖確定粒子在組合場交界位置的速度的大小與方向?qū)ｎ}九 要點熱點探究帶電粒子在組合場中的運動問題中，一般不計重力，粒子在電場或磁場中運動時，只考慮帶電粒子受到的電場力或洛倫茲力的作用

15、2先后場(1)先后場是指同一空間區(qū)域先后存在不同場的情況，如某一空間區(qū)域先存在電場，后來電場消失又出現(xiàn)磁場專題九 要點熱點探究(2)帶電粒子在先后場中運動的處理方法當(dāng)空間某一區(qū)域出現(xiàn)電場時，如果不計重力和空氣阻力，帶電粒子以一定的初速度垂直電場方向射入電場時，粒子做類平拋運動，可用運動的合成與分解求解，將帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運動分解為沿著電場方向的勻加速直線運動和垂直于電場方向的勻速直線運動進(jìn)行分析；當(dāng)電場消失而出現(xiàn)磁場時，帶電粒子仍以一定的初速度垂直磁場方向射入勻強(qiáng)磁場時，粒子做勻速圓周運動，可利用牛頓第二定律列出洛倫茲力提供向心力的方程求解專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究專題九

16、要點熱點探究【解析】 在01 s內(nèi)，粒子在電場力作用下，帶電粒子在x方向上做勻速運動：vxv0在y方向上做勻加速運動：vy1 s末粒子的速度v1設(shè)v1與水平方向的夾角為，則tan專題九 要點熱點探究代入數(shù)據(jù)解得v1 m/s，45(2)1 s2 s內(nèi)，粒子在磁場中做圓周運動，由牛頓第二定律qv1B0得R1粒子的做圓周運動的周期T1 s專題九 要點熱點探究(3)粒子的運動軌跡如圖所示(圓與拋物線的交點水平距離大致相等、第二個圓比第一個圓大)專題九 要點熱點探究帶電粒子在(2n1) s2n s(n1,2,3)內(nèi)做圓周運動的軌跡如圖所示專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究【點評】 解答帶電粒子在組

17、合場中的連續(xù)運動問題，關(guān)鍵在于正確畫出帶電粒子在不同區(qū)域中的運動軌跡，而要正確畫出帶電粒子的軌跡，則需要特別注意在不同場交界處帶電粒子的運動方向，正確畫出粒子在交界處的速度方向是確定帶電粒子運動軌跡的關(guān)鍵本題中電場和磁場交替變化，下面的變式題則是帶電粒子在組合場中的運動專題九 要點熱點探究 2011全國卷 如圖396所示，與水平面成45角的平面MN將空間分成和兩個區(qū)域一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以速度v0從平面MN上的P0點水平向右射入?yún)^(qū)粒子在區(qū)運動時，只受到大小不變、方向豎直向下的電場作用，電場強(qiáng)度大小為E；在區(qū)運動時，只受到勻強(qiáng)磁場的作用，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里求粒

18、子首次從區(qū)離開時到出發(fā)點P0的距離粒子的重力可以忽略變式題專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究例3變式題【解析】帶電粒子進(jìn)入電場后，在電場力的作用下沿拋物線運動，其加速度方向豎直向下，設(shè)其大小為a，由牛頓第二定律得qEma設(shè)經(jīng)過時間t0，粒子從平面MN上的點P1進(jìn)入磁場，由運動學(xué)公式和幾何關(guān)系得v0t0 專題九 要點熱點探究粒子速度大小v1為v1設(shè)速度方向與豎直方向的夾角為，則tan此時粒子到出發(fā)點P0的距離為s0v0t0此后，粒子進(jìn)入磁場，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，圓周半徑為r1專題九 要點熱點探究設(shè)粒子首次離開磁場的點為P2，弧所張的圓心角為2，則P1到點P2的距離為s12r1s

19、in由幾何關(guān)系得45聯(lián)立式得s1點P2與點P0相距l(xiāng)s0s1聯(lián)立解得專題九 要點熱點探究探究點四帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題1復(fù)合場是指在空間某一區(qū)域內(nèi)同時存在著重力場、電場、磁場中的兩種場或三種場的情況，常見的復(fù)合場有電場與重力場、磁場與電場、磁場與電場及重力場等2帶電粒子在復(fù)合場中常見的運動形式(1)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合力為零時，粒子處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)(2)當(dāng)帶電粒子所受合力提供向心力時，粒子做勻速圓周運動專題九 要點熱點探究(3)當(dāng)帶電粒子所受合力變化且速度方向不在一條直線上時，粒子做非勻變速曲線運動如果做曲線運動，則需要根據(jù)功能關(guān)系求解，需要注意的是這種情況下要把握住洛倫

20、茲力不做功這一特點3幾種典型的復(fù)合場實例：速度選擇器、質(zhì)譜儀等4帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題的處理方法帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題是電磁學(xué)知識和力學(xué)知識的綜合應(yīng)用，分析方法和力學(xué)問題的分析方法基本相同，可利用動力學(xué)觀點、能量觀點來分析，不同之處是多了電場力、洛倫茲力專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究專題九 要點熱點探究(2)由牛頓第二定律qBv2如圖所示，由幾何關(guān)系確定粒子運動軌跡的圓心O和半徑R專題九 要點熱點探究R2R2(R2R1)2聯(lián)立，得磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期T由幾何關(guān)系確定粒子在磁場中運動的時間t聯(lián)立式，得t專題九 要點熱點探究(3)如圖所示，為使粒子射出，則粒子在磁場內(nèi)的運動半徑應(yīng)大于過