(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件

1、(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁整 合突 破實(shí) 戰(zhàn)整 合突 破實(shí) 戰(zhàn)整合 網(wǎng)絡(luò)要點(diǎn)重溫【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】 整合 網(wǎng)絡(luò)要點(diǎn)重溫【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】 【要點(diǎn)重溫】 1.安培力大小的計(jì)算公式:F=BILsin (其中為B與I之間的夾角).(1)若磁場方向和電流方向垂直:F=BIL.(2)若磁場方向和電流方向平行:F=0.2.帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)【要點(diǎn)重溫】 1.安培力大小的計(jì)算公式:F=BILsin 熱點(diǎn)考向一磁場的性質(zhì)及磁場對電流的作用【核心提煉】“三步法”分析通電導(dǎo)體棒受力第1步:明

2、確研究對象(通電導(dǎo)線或?qū)w棒).第2步:將題干中的立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖,明確磁場的方向和電流的方向.第3步:受力分析的思路和力學(xué)完全相同,分析安培力時(shí)注意其方向一定與導(dǎo)體棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度組成的平面垂直.突破 熱點(diǎn)考向聚焦熱點(diǎn)考向一磁場的性質(zhì)及磁場對電流的作用“三步法”分析通電導(dǎo)【典例1】 (2017全國卷,18)如圖,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場中,兩長直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距離為l.在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時(shí),紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.如果讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為( )C【典例1】 (2017全國

3、卷,18)如圖,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件【預(yù)測練習(xí)1】 (2017山西孝義模擬)如圖所示,將長為L的密度和粗細(xì)均勻的金屬棒ab的兩端用兩個(gè)勁度系數(shù)為k的相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài),且位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)金屬棒中通過電流I1,時(shí),彈簧恰好不伸長;當(dāng)電流方向由b到a,而電流大小為I2(I2I1)時(shí),彈簧伸長量為( )A【預(yù)測練習(xí)1】 (2017山西孝義模擬)如圖所示,將長為L(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件熱點(diǎn)考向二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)

4、【核心提煉】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的解題方法熱點(diǎn)考向二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 帶電粒子(1)四點(diǎn):入射點(diǎn)B、出射點(diǎn)C、軌跡圓心A、入射速度直線與出射速度直線的交點(diǎn)O.(2)六線:圓弧兩端點(diǎn)所在的軌跡半徑r,入射速度直線OB和出射速度直線OC,入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線BC,圓心與兩條速度直線交點(diǎn)的連線AO.(3)三角:速度偏轉(zhuǎn)角COD、圓心角BAC、弦切角OBC,其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角,也等于弦切角的兩倍.(1)四點(diǎn):入射點(diǎn)B、出射點(diǎn)C、軌跡圓心A、入射速度直線與出【典例2】 (2017全國卷,24)如圖,空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場.在x0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的

5、大小為B0;x1).一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場,此時(shí)開始計(jì)時(shí),當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時(shí),求(不計(jì)重力)(1)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;【典例2】 (2017全國卷,24)如圖,空間存在方向垂(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件 (2)粒子與O點(diǎn)間的距離. (2)粒子與O點(diǎn)間的距離.【預(yù)測練習(xí)2】 (2017湖南岳陽模擬)一半徑為R的圓筒處于勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與筒的軸平行,筒的橫截面如圖所示.圖中直徑MN的兩端分別開有小孔,筒繞其中心軸以角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在該截面內(nèi),一質(zhì)量為m、帶電荷量為

6、q的帶電粒子從小孔M射入筒內(nèi),射入時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與MN成30角.當(dāng)筒轉(zhuǎn)過90時(shí),該粒子恰好從小孔N飛出圓筒.不計(jì)粒子重力,若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞,則關(guān)于帶電粒子的運(yùn)動(dòng)半徑r與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B正確的是( )D【預(yù)測練習(xí)2】 (2017湖南岳陽模擬)一半徑為R的圓筒處(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件熱點(diǎn)考向三帶電粒子在有界磁場中的臨界極值問題【核心提煉】帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)臨界問題的三種幾何關(guān)系(1)剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡與邊界相切.(2)當(dāng)粒子的運(yùn)動(dòng)速率v一定時(shí),粒子經(jīng)過的弧長越長,圓心角越大,則帶電

7、粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長.(3)當(dāng)粒子的運(yùn)動(dòng)速率v變化時(shí),帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡對應(yīng)的圓心角越大,其在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長.熱點(diǎn)考向三帶電粒子在有界磁場中的臨界極值問題帶電粒子在有界【典例3】 (2017福建漳州二模)如圖,直角坐標(biāo)系xOy中,A,C分別為x,y軸上的兩點(diǎn),OC長為L,OAC=30,OAC區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場,區(qū)域外無磁場,有大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,以平行于y軸方向從OA邊各處持續(xù)不斷射入磁場,已知能從AC邊垂直射出的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,不考慮粒子間的相互作用且粒子重力不計(jì).(1)求磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)有些粒子的運(yùn)

8、動(dòng)軌跡會(huì)與AC邊相切,求相切軌跡的最大半徑rm及其對應(yīng)的入射速度vm;(3)若粒子入射速度相同,有些粒子能在邊界AC上相遇,求相遇的粒子入射時(shí)間差的最大值.【典例3】 (2017福建漳州二模)如圖,直角坐標(biāo)系xOy審題突破 審題突破 (全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件【預(yù)測練習(xí)3】 (2017福建泉州模擬)(多選)如圖所示,在x軸上方存在著垂直于xOy平面向里、

9、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從x軸上的A點(diǎn)以速度v垂直磁場射入,射入方向與x軸正方向成150,已知電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡與y軸只有一個(gè)交點(diǎn),下列說法正確的是( )ABD【預(yù)測練習(xí)3】 (2017福建泉州模擬)(多選)如圖所示,(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件熱點(diǎn)考向四帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)【核心提煉】1.帶電粒子在組合場中運(yùn)動(dòng)的處理方法(1)分別研究帶電粒子在不同場區(qū)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).在勻強(qiáng)電場中,若速度方向與電場方向平行,則做勻變速直線運(yùn)動(dòng);若速度方向與電場方向垂直,則做類平拋運(yùn)

10、動(dòng).(2)帶電粒子經(jīng)過磁場區(qū)域時(shí)利用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合幾何關(guān)系處理.(3)當(dāng)粒子從一個(gè)場進(jìn)入另一個(gè)場時(shí),該點(diǎn)的位置、粒子的速度大小和方向往往是解題的突破口.熱點(diǎn)考向四帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)1.帶電粒子在組合場中運(yùn)2.帶電粒子在疊加場中運(yùn)動(dòng)的處理方法(1)弄清疊加場的組成特點(diǎn).(2)正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).(3)畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.若只有兩個(gè)場,合力為零時(shí),則表現(xiàn)為勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止.例如電場與磁場中滿足qE=qvB;重力場與磁場中滿足mg=qvB;重力場與電場中滿足mg=qE.若三場共存時(shí),合力為零,粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng),其中洛倫茲力F=qvB的方向與速度v垂直

11、.若三場共存時(shí),粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則有mg=qE,粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)或有約束的變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解.2.帶電粒子在疊加場中運(yùn)動(dòng)的處理方法3.幾種常見的電磁場應(yīng)用實(shí)例分析中學(xué)階段常見的帶電粒子在正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的幾種模型:速度選擇器;回旋加速器;質(zhì)普儀;磁流體發(fā)電機(jī);霍爾元件;電磁流量計(jì)等.,和的共同特征是粒子在其中只受電場力和洛倫茲力作用,并且最終電場力和洛倫茲力平衡.3.幾種常見的電磁場應(yīng)用實(shí)例分析【典例4】 (2017江蘇徐州模擬)如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xOy,在其第三象限空間有垂直于紙面向外

12、的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5 T,還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為E=2 N/C.在其第一象限空間有沿y軸負(fù)方向的、電場強(qiáng)度大小也為E的勻強(qiáng)電場,并在yh=0.4 m的區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場.一個(gè)帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點(diǎn)得到一初速度,恰好能沿PO做勻速直線運(yùn)動(dòng)(PO與x軸負(fù)方向的夾角為=45),并從原點(diǎn)O進(jìn)入第一象限.已知重力加速度g=10 m/s2,問:(1)油滴在第三象限運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力、電場力、洛倫茲力三力的大小之比,并指出油滴帶何種電荷;(2)油滴在P點(diǎn)得到的初速度大小;(3)油滴在第一象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.【典例4】 (2017江

13、蘇徐州模擬)如圖所示,位于豎直平面審題指導(dǎo) 審題指導(dǎo) (全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件【預(yù)測練習(xí)4】 (2017河北衡水模擬)如圖(甲)所示,在真空中,半徑為b的虛線所圍的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向與紙面垂直.在磁場右側(cè)有一對平行金屬板M和N,兩板間距離也為b,板長為2b,兩板的中心線O1O2與磁場區(qū)域的圓心O在同一直線上,兩板左端與O1也在同一直線上.有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子,以速率v0從圓周上的P點(diǎn)沿垂直于半徑OO1并指向圓心

14、O的方向進(jìn)入磁場,當(dāng)從圓周上的O1點(diǎn)飛出磁場時(shí),給M,N板加上如圖(乙)所示電壓u.最后粒子剛好以平行于N板的速度,從N板的邊緣飛出.不計(jì)平行金屬板兩端的邊緣效應(yīng)及粒子所受的重力.(1)求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;【預(yù)測練習(xí)4】 (2017河北衡水模擬)如圖(甲)所示,在(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值;(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值;(3)若t= 時(shí),將該粒子從MN板右側(cè)沿板的中心線O2O1,仍以速率v0射入M,N之間,求粒子從磁場中射出的點(diǎn)到P點(diǎn)的距離.答案:(3)2b(3)若t= 時(shí),將該粒

15、子從MN板右側(cè)沿板的中心線O2O1實(shí)戰(zhàn) 高考真題演練1.粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng)(2017全國卷,16)如圖,空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場方向豎直向上(與紙面平行),磁場方向垂直于紙面向里,三個(gè)帶正電的微粒a,b,c電荷量相等,質(zhì)量分別為ma,mb,mc,已知在該區(qū)域內(nèi),a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng).下列選項(xiàng)正確的是( )A.mambmc B.mbmamcC.mcmamb D.mcmbmaB實(shí)戰(zhàn) 高考真題演練1.粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng)(2017解析:微粒a做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供,且mag=qE;微粒b的受力關(guān)系為mbg=

16、qE+qvbB;微粒c的受力關(guān)系為mcg=qE-qvcB,所以mbmamc,選項(xiàng)B正確.解析:微粒a做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供,且mag=2.電磁技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用(2016全國卷,15)現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多倍的離子,其示意圖如圖所示,其中加速電壓恒定,質(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場加速,經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場.若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速,為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場,需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來的12倍.此離子跟質(zhì)子的質(zhì)量比約為( )A.11 B.12C.121 D.144D2.電磁技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用(2016全國卷,15)現(xiàn)代質(zhì)(

17、全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件3.粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)(2017全國卷,18)如圖,虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,P為磁場邊界上的一點(diǎn).大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn),在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場.若粒子射入速率為v1,這些粒子在磁場邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上;若粒子射入速度為v2,相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上,不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用.則v2v1為( )C3.粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)(2017全國卷,18(全國通用)高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題五電場和磁場第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件4.粒子在有界磁場中的臨界問題(2016全國卷,18