2019版高考物理總復(fù)習(xí)-專題十-磁場(chǎng)課件

專題十磁場(chǎng)【高考幫·物理】：專題十磁場(chǎng)考情精解讀A.考點(diǎn)幫·知識(shí)全通關(guān)目錄CONTENTS考綱要求命題規(guī)律命題分析預(yù)測(cè)考點(diǎn)1磁場(chǎng)的描述及安培力的應(yīng)用考點(diǎn)2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)3帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方法1與安培力有關(guān)的力電綜合問(wèn)題的求解方法方法2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法方法3帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問(wèn)題的分析方法B.方法幫·題型全突破C.考法幫·考向全掃描考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考向3考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)物理專題十：磁場(chǎng)方法4帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題的分析方法方法5帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法方法6帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的主要模型的求解方法考向4考查帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用考情精解讀考綱要求命題規(guī)律命題分析預(yù)測(cè)物理專題十：磁場(chǎng)1.磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線Ⅰ2.通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向Ⅰ3.安培力、安培力的方向Ⅰ4.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力Ⅱ5.洛倫茲力、洛倫茲力的方向Ⅰ6.洛倫茲力公式Ⅱ7.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)Ⅱ8.質(zhì)譜儀和回旋加速器Ⅰ說(shuō)明:1.安培力的計(jì)算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形2.洛倫茲力的計(jì)算只限于速度與磁場(chǎng)方向垂直的情形考綱要求核心考點(diǎn)考題取樣考向必究1.磁場(chǎng)的描述及安培力的應(yīng)用2017全國(guó)Ⅰ,T192017全國(guó)Ⅱ,T212017全國(guó)Ⅲ,T18考查安培定則、左手定則及磁場(chǎng)疊加(考向1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)原理考查磁場(chǎng)對(duì)電流的作用(考向1)考查安培定則、磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量疊加(考向1)2.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2017全國(guó)Ⅱ,T182017全國(guó)Ⅲ,T242016全國(guó)Ⅱ,T182016全國(guó)Ⅲ,T182015全國(guó)Ⅰ,T142015四川,T7

帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(考向2)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(考向2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(考向2)結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律考查帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(考向2)考查磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用(考向2)結(jié)合帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律考查粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題(考向2)3.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2017全國(guó)Ⅰ,T162017天津,T112016全國(guó)Ⅰ,T152016四川,T112016江蘇,T15考查帶電微粒在重力場(chǎng),電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(考向3)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(考向3)利用質(zhì)譜儀考查帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(考向4)考查帶電體在有界復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(考向3)考查回旋加速器中的原理和應(yīng)用(考向4)命題規(guī)律本專題是高考的熱點(diǎn)之一,磁場(chǎng)疊加及簡(jiǎn)單的磁偏轉(zhuǎn)問(wèn)題多以選擇題的形式考查.計(jì)算題幾乎每年都考,多以壓軸題形式出現(xiàn),考查復(fù)合場(chǎng)下的動(dòng)力學(xué)分析問(wèn)題,對(duì)綜合分析能力、空間想象及建模能力、利用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問(wèn)題的能力要求非常高命題分析預(yù)測(cè)A.考點(diǎn)幫·知識(shí)全通關(guān)考點(diǎn)1磁場(chǎng)的描述及安培力的應(yīng)用考點(diǎn)2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)3帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)物理專題十：磁場(chǎng)1.磁場(chǎng)與電場(chǎng)的對(duì)比考點(diǎn)1磁場(chǎng)的描述及安培力的應(yīng)用

磁場(chǎng)電場(chǎng)產(chǎn)生磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷周圍產(chǎn)生的一種特殊物質(zhì)電荷周圍產(chǎn)生的一種特殊物質(zhì)特性對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用對(duì)放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用方向小磁針靜止時(shí)N極所指的方向或小磁針N極受力方向正電荷的受力方向或負(fù)電荷受力的反方向2.磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的對(duì)比物理專題十：磁場(chǎng)

磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場(chǎng)強(qiáng)度E物理意義描述磁場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量定義式大小決定因素由磁場(chǎng)本身決定,與試探電流無(wú)關(guān)由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷無(wú)關(guān)與力的關(guān)系試探電流所受磁場(chǎng)力F=0時(shí),B不一定為0試探電荷所受電場(chǎng)力F=0時(shí),E一定為0標(biāo)矢性矢量,其方向沿磁感線的切線方向,是小磁針N極的受力方向矢量,其方向沿電場(chǎng)線的切線方向,是放入該點(diǎn)的正電荷的受力方向場(chǎng)的疊加合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和合場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和單位1T=1N/(A·m)1V/m=1N/C3.幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)(1)常見(jiàn)磁體的磁場(chǎng)物理專題十：磁場(chǎng)(2)幾種電流周圍的磁場(chǎng)分布

直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極、非勻強(qiáng),且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似,管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)由S→N,管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極,且兩側(cè)離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱安培定則續(xù)表物理專題十：磁場(chǎng)

直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)立體圖橫截面縱截面

(3)地磁場(chǎng)①地磁場(chǎng)的N極在地理南極附近,S極在地理北極附近,磁感線分布如圖所示.②在赤道平面上,距離地球表面高度相等的各點(diǎn),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,且方向水平向北.③在北半球地磁場(chǎng)水平分量向北,豎直分量向下;在南半球地磁場(chǎng)水平分量向北,豎直分量向上.物理專題十：磁場(chǎng)

4.安培力(1)安培力的方向①用左手定則判斷:伸開左手,讓拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流的方向,這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向.②安培力方向特點(diǎn):F⊥B,F⊥I,即F垂直于B、I決定的平面(注意B和I可以不垂直).(2)安培力的大小F=BILsinθ(其中θ為B與I之間的夾角,L為導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度,公式適用條件為勻強(qiáng)磁場(chǎng))物理專題十：磁場(chǎng)1.安培力和洛倫茲力的比較考點(diǎn)2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

安培力洛倫茲力作用對(duì)象通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)電荷力的大小F安=BIL(I⊥B),F=0(I∥B)F洛=qvB(v⊥B),F洛=0(v∥B)力的方向左手定則(F安垂直于I與B所決定的平面)左手定則(F洛垂直于v與B所決定的平面,且需區(qū)分正負(fù)電荷)作用效果改變導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),對(duì)導(dǎo)體棒做功,實(shí)現(xiàn)電能和其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化只改變速度的方向,不改變速度的大小;洛倫茲力永遠(yuǎn)不對(duì)電荷做功本質(zhì)聯(lián)系安培力實(shí)際上是在導(dǎo)線中定向移動(dòng)的電荷所受的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2.洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較物理專題十：磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)力內(nèi)容項(xiàng)目洛倫茲力電場(chǎng)力產(chǎn)生條件v≠0且v不與B平行電荷處在電場(chǎng)中大小F=qvB(v⊥B)F=qE力的方向與場(chǎng)的方向的關(guān)系一定是F⊥B,F⊥v與電荷電性無(wú)關(guān)正電荷受力方向與電場(chǎng)方向相同,負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功,也可能不做功力為零時(shí)場(chǎng)的情況F為零,B不一定為零F為零,E一定為零作用效果只改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向,不改變速度大小既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小,也可以改變速度的方向

物理專題十：磁場(chǎng)考點(diǎn)3帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.三種場(chǎng)的比較項(xiàng)目名稱

力的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)重力場(chǎng)大小:G=mg方向:豎直向下重力做功與路徑無(wú)關(guān),重力做功改變物體的重力勢(shì)能靜電場(chǎng)大小:F=qE方向:(1)正電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同;(2)負(fù)電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān),電場(chǎng)力做功改變電勢(shì)能磁場(chǎng)洛倫茲力F=qvBsinθ;方向通過(guò)左手定則判斷洛倫茲力不做功,不改變帶電粒子的動(dòng)能2.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)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(chǎng)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)當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)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(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).物理專題十：磁場(chǎng)B.方法幫·題型全突破方法1與安培力有關(guān)的力電綜合問(wèn)題的求解方法方法2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法方法3帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問(wèn)題的分析方法方法4帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題的分析方法方法5帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法方法6帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的主要模型的求解方法物理專題十：磁場(chǎng)方法1與安培力有關(guān)的力電綜合問(wèn)題的求解方法方法解讀：

1.對(duì)安培力的理解使用安培力公式F=BIL時(shí)要滿足:(1)B與I垂直;(2)L是有效長(zhǎng)度,即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長(zhǎng)度,如彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示),相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端,因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈,其有效長(zhǎng)度為零,所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,受到的安培力的矢量和為零.2.在安培力作用下導(dǎo)體的平衡和加速問(wèn)題的分析思路方法1與安培力有關(guān)的力電綜合問(wèn)題的求解方法(1)選定研究對(duì)象.(2)變?nèi)S為二維,如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等,并畫出平面受力分析圖,其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.(3)列平衡方程或根據(jù)牛頓第二定律列方程進(jìn)行求解.3.通電導(dǎo)體所受安培力的方向的判斷方法(1)判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向,首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況,然后利用左手定則判定導(dǎo)體的受力情況,進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向.五種常用的方法如下表所示.電流元法把整段彎曲通電導(dǎo)體等效為多段直線電流元,先用左手定則判斷每小段電流元受到的安培力的方向,再判斷整段導(dǎo)體所受合力的方向,最后確定整段導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況特殊位置法由導(dǎo)體在特殊位置所受的安培力,判斷出導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向,然后推廣到一般位置等效法環(huán)形電流可以等效成小磁針或條形磁鐵,小磁針或條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流,通電螺線管可以等效成條形磁鐵,也可視為多個(gè)環(huán)形電流方法1與安培力有關(guān)的力電綜合問(wèn)題的求解方法續(xù)表(2)在應(yīng)用左手定則判定安培力方向時(shí),磁感線方向不一定垂直于電流方向,但安培力方向一定與磁場(chǎng)方向和電流方向都垂直,即大拇指一定要垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向決定的平面.結(jié)論法兩直線電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì),同向電流相互吸引,反向電流相互排斥;兩直線電流不平行時(shí),有轉(zhuǎn)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí),可先分析電流在磁體的磁場(chǎng)中所受的安培力,然后根據(jù)牛頓第三定律確定磁體在電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中受到的作用力,從而確定磁體所受的合力及運(yùn)動(dòng)情況題型1在安培力作用下導(dǎo)體的轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題考法示例1

如圖所示,把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方,導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向的電流I時(shí),導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降B.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升C.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降D.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升物理專題十：磁場(chǎng)解析

如圖所示,把通電直導(dǎo)線中的電流等效為AO、OB兩段電流元,AO段電流元所在處的磁場(chǎng)方向傾斜向上,根據(jù)左手定則可知其所受安培力方向垂直于紙面向外;OB段電流元所在處的磁場(chǎng)方向傾斜向下,同理可知其所受安培力方向垂直于紙面向里.綜上可知導(dǎo)線將以O(shè)點(diǎn)為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視).取把導(dǎo)線轉(zhuǎn)過(guò)90°的特殊位置來(lái)分析,根據(jù)左手定則判得順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)安培力方向向下,故導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確.答案

A數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)考法示例2

如圖所示,條形磁鐵放在光滑斜面上,用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡,A為水平放置的直導(dǎo)線的截面,導(dǎo)線中無(wú)電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN1;當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時(shí),磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN2,則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長(zhǎng)量的說(shuō)法中正確的是A.FN1<FN2,彈簧的伸長(zhǎng)量減小B.FN1=FN2,彈簧的伸長(zhǎng)量減小C.FN1>FN2,彈簧的伸長(zhǎng)量增大D.FN1>FN2,彈簧的伸長(zhǎng)量減小物理專題十：磁場(chǎng)解析

采用“轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法”:由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極,所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線,此處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向斜向左下方,如圖所示,導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外,由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力,由牛頓第三定律可知磁鐵所受導(dǎo)線A的作用力的方向是斜向左上方,所以磁鐵對(duì)斜面的壓力減小,FN1>FN2.同時(shí),由于導(dǎo)線A比較靠近N極,安培力的方向與斜面的夾角小于90°,所以電流對(duì)磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力,使得彈簧彈力增大,可知彈簧的伸長(zhǎng)量增大,所以正確選項(xiàng)為C.答案

C數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)考法示例3

如圖所示,輕質(zhì)導(dǎo)電線圈掛在磁鐵N極附近,當(dāng)線圈通以圖示方向的電流時(shí),線圈將(未通電時(shí)線圈在紙面內(nèi))A.不動(dòng)B.轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)靠近磁鐵C.轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)離開磁鐵D.不轉(zhuǎn)動(dòng),只靠近磁鐵物理專題十：磁場(chǎng)解析

通電線圈可等效為圓心處一個(gè)小磁針,其N極指向紙內(nèi),S極指向紙外,而磁鐵在線圈圓心處的磁場(chǎng)方向?yàn)樗较蛴?故小磁針從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示,同時(shí),異名磁極相互吸引,故線圈向磁鐵靠近,選項(xiàng)B正確.答案

B數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)題型2安培力作用下的平衡問(wèn)題考法示例2

如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源.現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì),g取10m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:(1)通過(guò)導(dǎo)體棒的電流;(2)導(dǎo)體棒受到的安培力的大小;(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力.數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)方法2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法方法解讀：

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑及運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定

基本思路圖例說(shuō)明(1)與速度方向垂直的直線過(guò)圓心(2)弦的垂直平分線過(guò)圓心(3)軌跡圓弧與邊界切點(diǎn)的法線過(guò)圓心P、M點(diǎn)速度垂線的交點(diǎn)P點(diǎn)速度垂線與弦的垂直平分線的交點(diǎn)某點(diǎn)的速度垂線與切點(diǎn)法線的交點(diǎn)方法1勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用方法續(xù)表方法2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法利用平面知識(shí)求半徑

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)方法3帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問(wèn)題的分析方法方法解讀：

1.分析臨界問(wèn)題的關(guān)鍵:找準(zhǔn)臨界點(diǎn)以題目中“恰好”“最大”“最高”“至少”等詞語(yǔ)為突破口,挖掘隱含條件,分析可能的情況,必要時(shí)畫出幾個(gè)半徑不同的軌跡,找出臨界條件,如:(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)當(dāng)速率v一定時(shí),弧長(zhǎng)(或弦長(zhǎng))越長(zhǎng),圓心角越大,則帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng);

(3)圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)運(yùn)動(dòng)軌跡圓半徑大于磁場(chǎng)區(qū)域圓半徑時(shí),則入射點(diǎn)和出射點(diǎn)為磁場(chǎng)直徑的兩端點(diǎn)時(shí),軌跡對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角最大.2.有界磁場(chǎng)中臨界問(wèn)題的處理方法方法3帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問(wèn)題的分析方法

方法3帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問(wèn)題的分析方法

方法3帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問(wèn)題的分析方法

方法3帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問(wèn)題的分析方法(3)圓形磁場(chǎng)①相交于圓心:帶電粒子沿指向圓心的方向進(jìn)入磁場(chǎng),則出磁場(chǎng)時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線一定過(guò)圓心,即兩速度矢量相交于圓心,如圖丙所示.②直徑最小:帶電粒子從直徑的一個(gè)端點(diǎn)射入磁場(chǎng),則從該直徑的另一端點(diǎn)射出時(shí),圓形磁場(chǎng)區(qū)域面積最小,如圖丁所示.(4)環(huán)狀磁場(chǎng)①?gòu)较虺鋈?帶電粒子沿(逆)半徑方向射入磁場(chǎng),若能返回同一邊界,則一定逆(沿)半徑方向射出磁場(chǎng).②最值相切:當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡與圓相切時(shí),粒子有最大速度,而磁場(chǎng)有最小磁感應(yīng)強(qiáng)度,如圖戊所示.

物理專題十：磁場(chǎng)

物理專題十：磁場(chǎng)答案

BD特別提醒解答帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,關(guān)鍵在于掌握半徑以及周期公式,并作出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖,根據(jù)軌跡圖結(jié)合幾何關(guān)系判定粒子的臨界條件.物理專題十：磁場(chǎng)考法示例7

[2015四川高考,7,6分][多選]如圖所示,S處有一電子源,可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子,平板MN垂直于紙面,在紙面內(nèi)的長(zhǎng)度L=9.1cm,中點(diǎn)O與S間的距離d=4.55cm,MN與SO直線的夾角為θ,板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0×10-4T.電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電荷量e=-1.6×10-19C,不計(jì)電子重力.電子源發(fā)射速度v=1.6×106m/s的一個(gè)電子,該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度為l,則

A.θ=90°時(shí),l=9.1cmB.θ=60°時(shí),l=9.1cmC.θ=45°時(shí),l=4.55cmD.θ=30°時(shí),l=4.55cm物理專題十：磁場(chǎng)

物理專題十：磁場(chǎng)題型5磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積問(wèn)題考法示例8

一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以速度v0從O點(diǎn)沿y軸正方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫出),磁場(chǎng)方向垂直于紙面,粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)域后,從b處穿過(guò)x軸,速度方向與x軸正向夾角為30°,如圖所示(粒子重力忽略不計(jì)).試求:(1)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積;(2)粒子從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)到達(dá)b點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間;(3)b點(diǎn)的坐標(biāo).數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)題型6帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度問(wèn)題考法示例6

如圖所示,兩個(gè)同心圓,半徑分別為r和2r,在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.圓心O處有一放射源,可以釋放出質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子,假設(shè)粒子速度方向都和紙面平行.(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向,OA與初速度方向夾角為60°,要想使該粒子從磁場(chǎng)第一次穿出時(shí)恰好通過(guò)A點(diǎn),則初速度的大小是多少?(2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域的外邊界,則粒子的初速度不能超過(guò)多少?數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)方法4帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題的分析方法方法解讀：

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,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(chǎng)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(chǎng),如果帶正電,其軌跡為a,如果帶負(fù)電,其軌跡為b.2.磁場(chǎng)方向不確定形成多解有些題目只告訴了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,而未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,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(chǎng),如果磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,其軌跡為a,如果磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,其軌跡為b.方法4帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題的分析方法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飛越有界磁場(chǎng)時(shí),若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是不確定的圓弧狀,因此,它可能穿過(guò)去了,也可能轉(zhuǎn)過(guò)180°從入射界面這邊反向飛出,如圖丙所示,于是形成多解.

4.運(yùn)動(dòng)的周期性形成多解

帶電粒子在部分是電場(chǎng),部分是磁場(chǎng)的空間運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)往往具有往復(fù)性,如圖丁所示,從而形成多解.

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

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數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)特別提醒(1)粒子垂直邊界PQ從G點(diǎn)進(jìn)入上部磁場(chǎng)區(qū)域,在該磁場(chǎng)區(qū)域經(jīng)過(guò)部分圓周運(yùn)動(dòng)后從E點(diǎn)垂直邊界PQ回到EF、GH之間的磁場(chǎng)區(qū)域.(2)如果EF不動(dòng),GH右移,只與板碰一次就回到S點(diǎn),造成多解的原因有兩個(gè),一個(gè)是周期性問(wèn)題,另一個(gè)是由于遵循反射定律造成的多解問(wèn)題.數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)題型8運(yùn)動(dòng)的周期性形成多解考法示例11

如圖甲所示,M、N為豎直放置且彼此平行的兩塊平板,板間距離為d,兩板中央各有一個(gè)小孔,分別為O、O',且它們正對(duì),在兩板間有垂直于紙面方向的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化如圖乙所示,設(shè)垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?有一群正離子在t=0時(shí)垂直于M板從小孔O射入磁場(chǎng).已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q,正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T0,不考慮由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響,不計(jì)離子所受重力.求:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小;(2)要使正離子從O'孔垂直于N板射出磁場(chǎng),正離子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0的可能值.數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)特別提醒本題是一種典型的周期性多解問(wèn)題,對(duì)于這類問(wèn)題,可以先根據(jù)磁場(chǎng)的變化情況嘗試畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖,從圖中判斷運(yùn)動(dòng)的周期性,再根據(jù)時(shí)間關(guān)系或位移關(guān)系寫出通項(xiàng)公式.數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)答案

BC特別提醒(1)本題中沒(méi)有交代粒子帶電荷量的性質(zhì),故存在兩種可能即帶正電荷和帶負(fù)電荷.(2)帶電粒子垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),剛好不能穿出磁場(chǎng)邊界的臨界條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與邊界相切.數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)方法5帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法方法解讀：

1.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中無(wú)約束情況下的運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)形式的分析:(1)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重力場(chǎng)共同存在的復(fù)合場(chǎng)中,重力和電場(chǎng)力等大反向,兩個(gè)力的合力為零,粒子運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向垂直時(shí),帶電粒子在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).(2)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)自由帶電粒子(無(wú)軌道約束),在勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重力場(chǎng)構(gòu)成的復(fù)合場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是勻速直線運(yùn)動(dòng),這是因?yàn)殡妶?chǎng)力和重力都是恒力,若它們的合力不與洛倫茲力平衡,則帶電粒子速度的大小和方向都會(huì)改變,就不可能做直線運(yùn)動(dòng).(粒子沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)除外)方法5帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法2.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中受輕桿、輕繩、圓環(huán)、軌道等約束的情況下,常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)解題要通過(guò)受力分析明確變力、恒力做功情況,并注意洛倫茲力不做功的特點(diǎn),用動(dòng)能定理、能量守恒定律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出結(jié)果.

3.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的解題思路方法5帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法注意:對(duì)于粒子連續(xù)通過(guò)幾個(gè)不同情況場(chǎng)的問(wèn)題,要分階段進(jìn)行處理.轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度往往成為解題的突破口.4.解決帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法方法5帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法5.帶電粒子在交變復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路題型10帶電粒子在有約束的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考法示例10

一個(gè)質(zhì)量m=0.1g的小滑塊,帶有q=5×10-4C的電荷量,放置在傾角α=30°的光滑絕緣斜面上,斜面固定且置于B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,如圖所示,小滑塊由靜止開始沿斜面下滑,斜面足夠長(zhǎng),小滑塊滑至某一位置時(shí),要離開斜面(g取10m/s2).求:(1)小滑塊帶何種電荷?(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大?(3)該斜面長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)?物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)題型11帶電粒子在無(wú)約束的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考法示例14

如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy,其第一象限存在著正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度的方向水平向右,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里.一帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的微粒從原點(diǎn)出發(fā)沿與x軸正方向的夾角為45°的初速度進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)中,正好做直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)微粒運(yùn)動(dòng)到A(l,l)時(shí),電場(chǎng)方向突然變?yōu)樨Q直向上(不計(jì)電場(chǎng)變化的時(shí)間),微粒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,正好垂直于y軸穿出復(fù)合場(chǎng).不計(jì)一切阻力,求:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小;(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(3)粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.物理專題十：磁場(chǎng)

物理專題十：磁場(chǎng)

物理專題十：磁場(chǎng)特別提醒(1)帶電粒子在重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中只受重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力作用時(shí)做的直線運(yùn)動(dòng)一定是勻速直線運(yùn)動(dòng),且這三個(gè)力的合力為零.(2)在復(fù)合場(chǎng)中,當(dāng)電場(chǎng)力和重力平衡時(shí),粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).物理專題十：磁場(chǎng)題型12帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的能量問(wèn)題考法示例15

[多選]如圖所示,帶電平行板中勻強(qiáng)電場(chǎng)E的方向豎直向上,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的方向垂直紙面向里.一帶電小球從光滑絕緣軌道上的A點(diǎn)自由滑下,經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間后恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng).現(xiàn)使小球從較低的C點(diǎn)自由滑下,經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間,則小球在板間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A.動(dòng)能將會(huì)增大

B.電勢(shì)能將會(huì)減小C.所受電場(chǎng)力將會(huì)增大 D.所受磁場(chǎng)力將會(huì)增大物理專題十：磁場(chǎng)解析：由題意判斷可知小球帶正電,從A點(diǎn)滑下進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)域時(shí)做直線運(yùn)動(dòng),則小球受力平衡,即mg=qE+qvB,從C點(diǎn)滑下進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)域時(shí),速度小于從A點(diǎn)滑下時(shí)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度,則mg>qE+qv'B,小球向下偏轉(zhuǎn),重力做正功,電場(chǎng)力做負(fù)功,因?yàn)閙g>qE,則合力做正功,小球電勢(shì)能和動(dòng)能均增大,且洛倫茲力F=qvB也增大,選項(xiàng)A、D正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于板間電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),則小球所受電場(chǎng)力恒定,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.答案AD特別提醒1.帶電粒子從A點(diǎn)滑下進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)域時(shí)做直線運(yùn)動(dòng),則小球受力平衡,即mg=qE+qvB.2.復(fù)合場(chǎng)中洛倫茲力不做功但是洛倫茲力大小會(huì)影響粒子的偏轉(zhuǎn)方向也會(huì)影響重力和電場(chǎng)力做功.本題中粒子從C點(diǎn)滑下進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)域時(shí),速度小于從A點(diǎn)滑下時(shí)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)域的速度,則mg>qE+qv'B,小球向下偏轉(zhuǎn),重力做正功,電場(chǎng)力做負(fù)功,合外力做正功.物理專題十：磁場(chǎng)題型13帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題考法示例16

如圖所示,在第一象限存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫出),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(chǎng)(未畫出),方向沿x軸負(fù)向.在y軸正半軸上某點(diǎn)以與x軸正向平行、大小為v0的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子,該粒子在(d,0)點(diǎn)沿垂直于x軸的方向進(jìn)入電場(chǎng).不計(jì)重力.若該粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為θ,求:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值;(2)該粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.物理專題十：磁場(chǎng)

物理專題十：磁場(chǎng)特別提醒帶電粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的區(qū)別:帶電粒子垂直磁感線方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),平行磁感線方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng);帶電粒子平行電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)做勻變速直線運(yùn)動(dòng),垂直電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)做類平拋運(yùn)動(dòng).物理專題十：磁場(chǎng)

物理專題十：磁場(chǎng)

物理專題十：磁場(chǎng)

物理專題十：磁場(chǎng)

物理專題十：磁場(chǎng)方法6帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的主要模型的求解方法裝置原理圖規(guī)律速度選擇器磁流體發(fā)電機(jī)方法6帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的主要模型的求解方法續(xù)表裝置原理圖規(guī)律電磁流量計(jì)霍爾效應(yīng)當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí),導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢(shì)差方法6帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的主要模型的求解方法續(xù)表裝置原理圖規(guī)律質(zhì)譜儀回旋加速器磁聚焦與磁發(fā)散一個(gè)圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,帶電粒子從圓周上一點(diǎn)沿垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng),若粒子的軌道半徑與圓形磁場(chǎng)區(qū)域半徑相同,則這些粒子將沿平行的方向射出磁場(chǎng),反之如果平行進(jìn)入磁場(chǎng)必將匯聚于圓周上的一點(diǎn)

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數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)

數(shù)學(xué)第四章：三角函數(shù)物理專題十：磁場(chǎng)題型16回旋加速器問(wèn)題考法示例19

回旋加速器是用于加速帶電粒子流,使之獲得很大動(dòng)能的儀器,其核心部分是兩個(gè)D形金屬扁盒,兩扁盒分別和一高頻交流電源兩極相接,以便在盒間狹縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng),使粒子每次穿過(guò)狹縫都得到加速.兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于盒底面,粒子源置于盒的圓心附近,若粒子源射出的粒子電荷量為q、質(zhì)量為m,粒子最大回旋半徑為Rmax,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,問(wèn):(1)粒子在盒內(nèi)磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)?(2)粒子在兩盒間狹縫內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)?(3)所加交變電壓頻率為多大?粒子運(yùn)動(dòng)角速度為多大?(4)粒子離開加速器時(shí)速度為多大?物理專題十：磁場(chǎng)

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物理專題十：磁場(chǎng)題型17磁聚焦與磁擴(kuò)散問(wèn)題考法示例20

如圖所示,x軸正方向水平向右,y軸正方向豎直向上.在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)加一與xOy平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng).在坐標(biāo)原點(diǎn)O處放置一帶電微粒發(fā)射裝置,它可以連續(xù)不斷地發(fā)射具有相同質(zhì)量m

、電荷量q(q>0)且初速度為v0的帶電粒子,不計(jì)粒子重力.調(diào)節(jié)坐標(biāo)原點(diǎn)O處的帶電微粒發(fā)射裝置,使其在xOy平面內(nèi)不斷地以相同速率v0沿不同方向?qū)⑦@種帶電微粒射入x軸上方,現(xiàn)要求這些帶電微粒最終都能平行于x軸正方向射出,則帶電微粒的速率v0必須滿足什么條件?物理專題十：磁場(chǎng)

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物理專題十：磁場(chǎng)題型18速度選擇器、電磁流量計(jì)、霍爾效應(yīng)、磁流體發(fā)電機(jī)相關(guān)問(wèn)題考法示例21

如圖所示,一電子束垂直于電場(chǎng)線與磁感線方向入射后偏向A極板,為了使電子束沿射入方向做直線運(yùn)動(dòng),可采用的方法是A.將變阻器滑片P向右滑動(dòng)B.將變阻器滑片P向左滑動(dòng)C.將極板間距離適當(dāng)減小D.將極板間距離適當(dāng)增大物理專題十：磁場(chǎng)

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物理專題十：磁場(chǎng)C.考法幫·考向全掃描考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考向3考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)、組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考向4考查帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用物理專題十：磁場(chǎng)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題是高考中的必考點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn).本專題內(nèi)容高考主要分三個(gè)層次進(jìn)行考查:一是雙基過(guò)關(guān)類問(wèn)題,突出對(duì)在洛倫茲力作用下帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)量(半徑、速度、時(shí)間、周期等)的考查,以考查對(duì)知識(shí)的理解能力為主,通常以選擇題的形式出現(xiàn);二是能力提高類題目,突出對(duì)思維能力和綜合能力考查,這類題雖然有一定的難度,但經(jīng)過(guò)大量的訓(xùn)練后,解決這類問(wèn)題并不困難;三是創(chuàng)新性題目,突出本部分內(nèi)容在實(shí)際生活中的應(yīng)用,以考查思維能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力為主,這類題有相對(duì)較大的難度,甚至?xí)鳛閴狠S題出現(xiàn).考情揭秘命題透視:對(duì)于磁場(chǎng)的描述、安培定則和安培力等知識(shí),在高考中主要考查對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解,地磁場(chǎng)方向的判斷,電流磁場(chǎng)方向的判斷,電流磁場(chǎng)的疊加以及通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)和平衡問(wèn)題.常以選擇題形式出現(xiàn),難度適中.考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力示例13

[地磁場(chǎng)][2016北京高考,17,6分]中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也.”進(jìn)一步研究表明,地球周圍地磁場(chǎng)的磁感線分布示意如圖所示.結(jié)合上述材料,下列說(shuō)法不正確的是A.地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合B.地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng),地磁南極在地理北極附近C.地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行D.地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力命題立意

考查學(xué)生對(duì)地磁場(chǎng)的理解:赤道的地磁場(chǎng)水平向北;北半球地磁場(chǎng)水平分量向北豎直分量向下;南半球地磁場(chǎng)水平分量向北豎直分量向上.解析

根據(jù)“則能指南,然常微偏東,不全南也”知,選項(xiàng)A正確.由題圖可知地磁場(chǎng)的南極在地理北極附近,選項(xiàng)B正確.由圖可知在兩極附近地磁場(chǎng)與地面不平行,選項(xiàng)C不正確.由圖可知赤道附近的地磁場(chǎng)與地面平行,射向地面的帶電宇宙射線粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直,會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用,選項(xiàng)D正確.答案

C考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力

考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力

考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力

考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力示例26[磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力作用][2015全國(guó)卷Ⅰ,24,12分]如圖所示,一長(zhǎng)為10cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中;磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣.金屬棒通過(guò)開關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12V的電池相連,電路總電阻為2Ω.已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5cm;閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3cm.重力加速度大小取10m/s2.判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量.考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力命題立意

考查安培力的理解、計(jì)算以及電流在安培力作用下的平衡問(wèn)題.解析

依題意,開關(guān)閉合后,電流方向從b到a,由左手定則可知,金屬棒所受的安培力方向豎直向下.開關(guān)斷開時(shí),兩彈簧各自相對(duì)于其原長(zhǎng)伸長(zhǎng)為Δl1=0.5cm.由胡克定律和力的平衡條件得2kΔl1=mg

①式中,m為金屬棒的質(zhì)量,k是彈簧的勁度系數(shù),g是重力加速度的大小.開關(guān)閉合后,金屬棒所受安培力的大小為F=IBL

②式中,I是回路電流,L是金屬棒的長(zhǎng)度.兩彈簧各自再伸長(zhǎng)了Δl2=0.3cm,由胡克定律和力的平衡條件得2k(Δl1+Δl2)=mg+F

③由歐姆定律有E=IR

④式中,E是電池的電動(dòng)勢(shì),R是電路總電阻聯(lián)立①②③④式,并代入題給數(shù)據(jù)得m=0.01kg.答案0.01kg考向1磁場(chǎng)的描述、安培定則、安培力命題透視:洛倫茲力是本專題的基本知識(shí)點(diǎn),帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是高考中的熱點(diǎn),帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題、極值問(wèn)題、多解問(wèn)題是高考中的難點(diǎn).考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示例27

[磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用、洛倫茲力][2015海南高考,1,3分]如圖所示,a是豎直平面P上的一點(diǎn),P前有一條形磁鐵垂直于P,且S極朝向a點(diǎn),P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場(chǎng)的共同作用下,在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過(guò)a點(diǎn).在電子經(jīng)過(guò)a點(diǎn)的瞬間,條形磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)該電子的作用力的方向A.向上B.向下C.向左D.向右命題立意

考查磁場(chǎng)對(duì)電荷的洛倫茲力的方向的判斷.考考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)解析

條形磁鐵在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直豎直平面P向外,電子運(yùn)動(dòng)方向水平向右,由左手定則可知,電子所受洛倫茲力方向向上,A項(xiàng)正確.答案

A考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)示例29

[帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度的極值問(wèn)題][2014重慶高考,9,18分]如圖所示,在無(wú)限長(zhǎng)的豎直邊界NS和MT間充滿勻強(qiáng)電場(chǎng),同時(shí)該區(qū)域上、下部分分別充滿方向垂直于NSTM平面向外和向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,KL為上下磁場(chǎng)的水平分界線,在NS和MT邊界上,距KL高h(yuǎn)處分別有P、Q兩點(diǎn),NS和MT間距為1.8h.質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從P點(diǎn)垂直于NS邊界射入該區(qū)域,在兩邊界之間做圓周運(yùn)動(dòng),重力加速度為g.(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向.(2)要使粒子不從NS邊界飛出,求粒子入射速度的最小值.(3)若粒子能經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)從MT邊界飛出,求粒子入射速度的所有可能值.考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

考向2洛倫茲力及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)思維節(jié)點(diǎn)

(1)在無(wú)限長(zhǎng)的豎直邊界NS和MT間充滿勻強(qiáng)電場(chǎng),同時(shí)該區(qū)域上、下部分分別充滿方向垂直紙面向外和向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),為什么帶電粒子從P點(diǎn)垂直于NS邊界射