本課件為基于精確校對(duì)的word書(shū)稿制作的 逐字編輯 課件 使用時(shí)欲修改課件 請(qǐng)雙擊對(duì)應(yīng)內(nèi)容 進(jìn)入可編輯狀態(tài) 如果有的公式雙擊后無(wú)法進(jìn)入可編輯狀態(tài) 請(qǐng)單擊選中此公式 點(diǎn)擊右鍵 切換域代碼 即可進(jìn)入編輯狀態(tài) 修改后再點(diǎn)擊右鍵 切換域代碼 即可退出編輯狀態(tài) 課件編輯說(shuō)明 新課標(biāo) 廣東省專用 目錄 第39講磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用第40講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用第41講帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第42講帶電粒子在組合場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 第九單元磁場(chǎng) 第九單元磁場(chǎng) 第九單元 知識(shí)系統(tǒng)總覽 第九單元 課標(biāo)考綱展示 第九單元 課標(biāo)考綱展示 第九單元 復(fù)習(xí)策略指南 本單元是高考的重點(diǎn)板塊 常與電場(chǎng) 重力場(chǎng)綜合在一起進(jìn)行考查 近幾年高考命題具有以下特點(diǎn) 1 熱點(diǎn)突出 關(guān)于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的題目出現(xiàn)頻率最高 幾乎年年必考 它通常將直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 圓周運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解等知識(shí)進(jìn)行綜合 題型主要是計(jì)算題 一般難度較大 第九單元 復(fù)習(xí)策略指南 2 注重應(yīng)用 本章知識(shí)與現(xiàn)代科技聯(lián)系較多 如質(zhì)譜儀 回旋加速器 速度選擇器 等離子體發(fā)電機(jī) 電磁流量計(jì) 離子推進(jìn)器 電視顯像管 電磁炮 霍爾效應(yīng)等內(nèi)容大多曾經(jīng)出現(xiàn)在高考試題中 預(yù)計(jì)2013高考命題仍會(huì)出現(xiàn)這些內(nèi)容 本單元在高考中占據(jù)重要地位 題目分值大 對(duì)考生能力要求較高 復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)突破以下幾方面 1 熟記磁場(chǎng)分布規(guī)律 要重點(diǎn)掌握條形磁體的磁場(chǎng) 通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng) 通電螺線管的磁場(chǎng) 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線分布情況 立體 能畫(huà)出這些磁場(chǎng)的磁感線分布平面圖 第九單元 復(fù)習(xí)策略指南 2 掌握兩種磁場(chǎng)力 掌握洛倫茲力和安培力公式 并能夠熟練地進(jìn)行方向判定和定量計(jì)算 3 培養(yǎng)空間想象能力 磁場(chǎng)的磁感線分布是立體的 在安培力和洛倫茲力的有關(guān)計(jì)算中 電流方向 電荷運(yùn)動(dòng)方向及受力方向之間存在著較復(fù)雜的空間方位關(guān)系 左手定則 在具體問(wèn)題的分析中要培養(yǎng)學(xué)生將題中提供的立體圖轉(zhuǎn)化為側(cè)視平面圖的能力 第九單元 高考縱覽 第九單元 高考縱覽 第九單元 使用建議 1 復(fù)習(xí)本單元應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 幫助學(xué)生辨析概念 定則 如磁感線與電場(chǎng)線 磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度 安培力與洛倫茲力 安培定則與左手定則 2 強(qiáng)調(diào)解決兩種題型的方法 對(duì)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中平衡的問(wèn)題 要注意畫(huà)出從某一側(cè)面看到的平面受力圖 對(duì)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 應(yīng)畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡 找出圓心 并借助數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行求解 第九單元 使用建議 3 注重培養(yǎng)學(xué)生的能力 要注意培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力及應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力 2 課時(shí)安排 本單元建議安排7課時(shí) 第39講 第40講各1課時(shí) 第41講2課時(shí) 第42講2課時(shí) 單元訓(xùn)練1課時(shí) 第39講 磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 第39講磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 第39講 編讀互動(dòng) 1 本講要求準(zhǔn)確地理解 掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁感線等重要的基本概念 建議多采用與電場(chǎng)進(jìn)行類比的方法理解磁場(chǎng) 本講的重點(diǎn)是安培力的應(yīng)用 2 本講教學(xué)可以按下面的思路安排 1 通過(guò)例1及變式題使學(xué)生學(xué)生掌握常見(jiàn)的磁場(chǎng)的磁感線的分布情況 2 通過(guò)例2及變式題使學(xué)生掌握安培力大小和方向的確定方法 重點(diǎn)是等效長(zhǎng)度的確定 3 通過(guò)例3及變式題使掌握安培力作用下的力學(xué)問(wèn)題 第39講 考點(diǎn)自主梳理 知識(shí)點(diǎn)一磁場(chǎng)1 產(chǎn)生 產(chǎn)生于磁體或 周圍 2 本質(zhì) 磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣 都是由 產(chǎn)生的 3 特性 磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體或運(yùn)動(dòng)電荷 電流 有力的作用 n極的受力方向與磁場(chǎng)方向 s極的受力方向與磁場(chǎng)方向相反 磁體 電流之間都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的 電流 電荷的運(yùn)動(dòng) 相同 第39講 考點(diǎn)自主梳理 知識(shí)點(diǎn)二磁感應(yīng)強(qiáng)度1 定義 在磁場(chǎng)中 垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線受到的安培力f與電流i和導(dǎo)線長(zhǎng)度l的乘積的比值 叫做通電導(dǎo)線所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 即b 定義式 2 方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量 其方向就是該處磁場(chǎng)的方向 也是小磁針n極的受力方向 即小磁針靜止時(shí)n極的指向 其合成遵循 定則 3 單位 特斯拉 簡(jiǎn)稱特 符號(hào)是 t 1t 1n a m 4 意義 表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量 平行四邊形 第39講 考點(diǎn)自主梳理 知識(shí)點(diǎn)三磁感線1 定義 在磁場(chǎng)中畫(huà)一系列曲線 使曲線上任意點(diǎn)的 方向都跟該點(diǎn)磁場(chǎng)方向一致 這一系列曲線即為磁感線 2 意義 磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 方向表示磁場(chǎng)的方向 3 特點(diǎn) 磁感線是閉合曲線 磁體外部的磁感線是從n極到s極 磁體內(nèi)部的磁感線是從s極到n極 磁感線不相交 知識(shí)點(diǎn)四常見(jiàn)磁場(chǎng)及磁場(chǎng)方向的判定1 常見(jiàn)磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng) 的磁場(chǎng) 蹄形磁鐵的磁場(chǎng) 地磁場(chǎng) 切線 切線 條形磁鐵 第39講 考點(diǎn)自主梳理 2 常見(jiàn)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng) 的磁場(chǎng) 環(huán)形電流的磁場(chǎng) 通電螺線管的磁場(chǎng) 它們的方向都是由安培定則來(lái)判定的 3 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 如果在磁場(chǎng)的某一區(qū)域里 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處 這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)就叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng) 如通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng) 4 安培定則 1 通電直導(dǎo)線中的安培定則 用右手握住通電直導(dǎo)線 讓伸直的拇指指向電流的方向 那么彎曲的四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向 2 通電螺線管中的安培定則 用右手握住通電螺線管 使四指彎曲與電流方向一致 那么伸直的拇指所指的那一端是通電螺線管的n極 直線電流 相同 第39講 考點(diǎn)自主梳理 知識(shí)點(diǎn)五安培力1 定義 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線 電流 的作用力稱為安培力 2 大小 f b與l垂直 若通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行 則安培力f 0 3 方向 可用 判斷 4 左手定則 伸開(kāi)左手 使拇指跟其余四指垂直 并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi) 讓磁感線垂直穿過(guò)手心 四指指向電流的方向 那么 所指的方向就是安培力的方向 知識(shí)點(diǎn)六磁電式電流表的結(jié)構(gòu)和工作原理1 磁電式電流表的結(jié)構(gòu) 1 蹄形磁鐵 2 圓柱形鐵芯 固定在蹄形磁鐵的兩極間 3 鋁框 套在鐵芯外 可繞軸 bil 左手定則 拇指 第39講 考點(diǎn)自主梳理 轉(zhuǎn)動(dòng) 4 線圈 繞在鋁框上 5 兩個(gè)螺旋彈簧及一個(gè)指針 裝在鋁框的轉(zhuǎn)軸上 被測(cè)電流經(jīng)過(guò)兩個(gè)彈簧接入線圈 指針用于指示電流值 如圖36 1所示 第39講 考點(diǎn)自主梳理 2 磁電式電流表的工作原理 如圖36 2所示 由于這種磁場(chǎng)的方向總沿著徑向均勻地輻射分布 在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小總是相等 這樣不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置 線圈平面總跟它所在位置的磁感線平行 安培力的方向總與線圈平面垂直 電流i與指針偏角 成正比 i越大則 越大 因而電流表可以量出電流i的大小 且刻度是均勻的 當(dāng)線圈中的電流方向改變時(shí) 安培力的方向隨著改變 指針偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變 所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向即可知道被測(cè)電流的方向 第39講 考向互動(dòng)探究 第39講 考向互動(dòng)探究 第39講 考向互動(dòng)探究 二 常見(jiàn)的電流磁場(chǎng)分布規(guī)律 第39講 考向互動(dòng)探究 第39講 考向互動(dòng)探究 b 第39講 考向互動(dòng)探究 主編剖析 本題將環(huán)形電流的磁場(chǎng)分布規(guī)律和地磁場(chǎng)的分布規(guī)律巧妙地聯(lián)系起來(lái)命題 需要考生準(zhǔn)確掌握安培定則 環(huán)形電流磁場(chǎng) 地磁場(chǎng)等基礎(chǔ)知識(shí) 尤其特別注意地磁場(chǎng)的n極在地理位置的南極附近 對(duì)于通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的分布規(guī)律同樣應(yīng)用安培定則判定 若空間某一點(diǎn)附近有多個(gè)通電直導(dǎo)線 則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為每個(gè)通電直導(dǎo)線單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和 如下面的變式題 第39講 考向互動(dòng)探究 解析 地理的南極是地磁場(chǎng)的n極 由安培定則知b正確 第39講 考向互動(dòng)探究 變式題 2011 全國(guó)卷 如圖36 4所示 兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流i1和i2 且i1 i2 a b c d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn) 且a b c與兩導(dǎo)線共面 b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間 b d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直 磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是 a a點(diǎn)b b點(diǎn)c c點(diǎn)d d點(diǎn) c 第39講 考向互動(dòng)探究 解析 空間某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是i1 i2各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加的結(jié)果 距離導(dǎo)線越近的地方 磁場(chǎng)越強(qiáng) 根據(jù)安培定則 只有在c點(diǎn) 兩條導(dǎo)線電流各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)才有可能大小相等 方向相反 疊加后互相抵消 磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 第39講 考向互動(dòng)探究 探究考向二安培力大小和方向的確定方法1 安培力的方向由左手定則判定 安培力的方向既垂直于磁場(chǎng)方向 又垂直于電流方向 即安培力垂直于磁場(chǎng)和電流方向所決定的平面 2 當(dāng)磁場(chǎng)方向和電流方向垂直時(shí) 安培力大小應(yīng)用公式f bil計(jì)算 但要注意 l是有效長(zhǎng)度 其數(shù)值等于處于磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線兩端點(diǎn)間的距離 如圖36 5甲所示 直角形折線abc中通入電流i ab bc l 折線所在平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度b垂直 abc受安培力等效于ac 通有 第39講 考向互動(dòng)探究 a c的電流i 所受的安培力 即f bi l 方向?yàn)樵诩埫鎯?nèi)垂直于ac斜向上 同理推知 半圓形通電導(dǎo)線受安培力如圖乙所示 f bi 2r 如圖丙所示閉合的通電導(dǎo)線框所受安培力f 0 第39講 考向互動(dòng)探究 例2 2011 黃岡質(zhì)檢 如圖36 6所示 用粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架 ab cd邊均與ad邊成60 角 ab bc cd l 已知長(zhǎng)度為l時(shí)電阻絲阻值為r 框架與一電動(dòng)勢(shì)為e 內(nèi)阻為r的電源相連接 垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 則框架受到的安培力的合力大小為 c 第39講 考向互動(dòng)探究 點(diǎn)評(píng) 若按照基本方法計(jì)算整個(gè)框架的安培力 首先需要分別求出ad和abcd兩個(gè)支路的電流 然后逐個(gè)求梯形的四個(gè)邊所受的安培力 最后求合力 本題的解析靈活地應(yīng)用等效長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算安培力 省去了上面所述的大量計(jì)算過(guò)程 使問(wèn)題的分析變得簡(jiǎn)捷高效 下面的變式題也是此類問(wèn)題 第39講 考向互動(dòng)探究 a 解析 該導(dǎo)線可以用a和d之間的直導(dǎo)線長(zhǎng)為 1 l來(lái)等效代替 根據(jù)安培力公式可知 安培力大小為 1 bil 由左手定則可知 安培力的方向沿紙面向上 選項(xiàng)a正確 第39講 考向互動(dòng)探究 第39講 考向互動(dòng)探究 探究考向三安培力與動(dòng)力學(xué)綜合的問(wèn)題1 通電導(dǎo)體在磁場(chǎng) 重力場(chǎng)中的平衡與加速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理方法和純力學(xué)問(wèn)題一樣 只是多了一個(gè)安培力而已 所以對(duì)此類問(wèn)題首先要樹(shù)立信心 2 解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵是 1 受力分析時(shí)要注意準(zhǔn)確找出安培力的方向 安培力方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直又跟電流方向垂直 2 畫(huà)出導(dǎo)體受力平面圖 往往是側(cè)視圖 3 解決這類問(wèn)題主要涉及的考點(diǎn) 1 閉合電路的歐姆定律 2 安培力的計(jì)算公式f bil 3 物體平衡條件 合力為零 4 牛頓第二定律等 第39講 考向互動(dòng)探究 第39講 考向互動(dòng)探究 第39講 考向互動(dòng)探究 例3 2011 課標(biāo)全國(guó)卷 電磁軌道炮工作原理如圖36 8所示 待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng) 并與軌道保持良好接觸 電流i從一條軌道流入 通過(guò)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(chǎng) 可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng) 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(lái)的2倍 理論上可采用的辦法是 a 只將軌道長(zhǎng)度l變?yōu)樵瓉?lái)的2倍b 只將電流i增加至原來(lái)的2倍 bd 第39講 考向互動(dòng)探究 c 只將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的一半d 將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的一半 軌道長(zhǎng)度l變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 其他量不變 第39講 考向互動(dòng)探究 點(diǎn)評(píng) 電磁炮是現(xiàn)代軍事強(qiáng)國(guó)都在爭(zhēng)相研發(fā)的新興武器 其基本原理是通過(guò)安培力作為推力使炮彈加速并高速射出 在安培力為恒力的前提下 既可以通過(guò)動(dòng)力學(xué)方法求解 也可以通過(guò)動(dòng)能定理求解 第39講 考向互動(dòng)探究 變式題如圖36 9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 a 第39講 考向互動(dòng)探究 解析 首先用電流元法 把直線電流等效為ao o o ob三段 o o段極短 電流元 由于o o段電流方向與該處磁場(chǎng)方向相反 所以不受安培力作用 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紙面向里 綜上可知導(dǎo)線將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 俯視 然后應(yīng)用特殊位置法 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) 第39講 備用習(xí)題 1 兩根通電的長(zhǎng)直導(dǎo)線平行放置 電流分別為i1和i2 電流的方向如圖所示 在與導(dǎo)線垂直的平面上有a b c d四點(diǎn) 其中a b在導(dǎo)線橫截面連接的延長(zhǎng)線上 c d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上 則導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是 a a點(diǎn)b b點(diǎn)c c點(diǎn)d d點(diǎn) ab 第39講 備用習(xí)題 解析 ab根據(jù)安培定則可知 電流i1和i2激發(fā)的磁場(chǎng)方向分別為逆時(shí)針和順時(shí)針?lè)较?那么c d兩點(diǎn)的磁場(chǎng)方向不可能相反 所以c d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不可能為零 故選項(xiàng)c d錯(cuò)誤 當(dāng)i1大于i2時(shí) b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零 當(dāng)i1小于i2時(shí) a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零 選項(xiàng)a b正確 備選理由 考查磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加 第39講 備用習(xí)題 2 在磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示 則 a a b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等 ba bbb a b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等 ba bbc 同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大d 同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小 b 第39講 備用習(xí)題 解析 b磁感線的疏密程度表示b的大小 但安培力的大小除跟該處的b的大小和i l有關(guān)外 還跟導(dǎo)線放置的方向與b的方向的夾角有關(guān) 故選項(xiàng)c d錯(cuò)誤 由a b兩處磁感線的疏密程度可判斷出bb ba 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 選項(xiàng)b正確 備選理由 考查磁感線 安培力計(jì)算公式 第39講 備用習(xí)題 3 如圖所示 兩個(gè)完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上 但能自由移動(dòng) 若兩線圈中通過(guò)大小不等的同向電流 則它們的運(yùn)動(dòng)情況是 a 都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)b 以不等的加速度相向運(yùn)動(dòng)c 以相等的加速度相向運(yùn)動(dòng)d 以相等的加速度相背運(yùn)動(dòng) c 第39講 備用習(xí)題 解析 c同向環(huán)形電流間相互吸引 雖然兩電流大小不等 但據(jù)牛頓第三定律知兩線圈間相互作用力必大小相等 選項(xiàng)c正確 備選理由 考查電流間相互作用的規(guī)律 第40講 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 第40講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 第40講 編讀互動(dòng) 1 本講要求會(huì)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向 明確安培力是導(dǎo)體中大量帶電粒子受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 掌握洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功的特點(diǎn) 能結(jié)合幾何知識(shí)確定帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑 熟練求解帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度 時(shí)間等實(shí)際問(wèn)題 2 本講教學(xué)可以按下面的思路安排 1 通過(guò)例1及變式題熟悉洛倫茲力不做功的特點(diǎn) 第40講 編讀互動(dòng) 2 通過(guò)例2及變式題掌握確定帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心 半徑的方法 3 通過(guò)例3及變式題理解回旋加速器的原理 第40講 考點(diǎn)自主梳理 知識(shí)點(diǎn)一洛倫茲力1 定義 磁場(chǎng)對(duì) 電荷的作用力 2 大小 當(dāng)v b時(shí) f 當(dāng)v b時(shí) f 3 方向 用 定則來(lái)判斷 4 通電導(dǎo)體所受的安培力是導(dǎo)體內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)電荷所受的 的合力 5 電場(chǎng)力與洛倫茲力的比較 運(yùn)動(dòng) qvb 0 左手 洛倫茲力 第40講 考點(diǎn)自主梳理 第40講 考點(diǎn)自主梳理 第40講 考點(diǎn)自主梳理 勻速直線 勻速圓周 圓周 向心 大 第40講 考向互動(dòng)探究 探究考向一帶電粒子在磁場(chǎng)中的一般運(yùn)動(dòng)分析1 洛倫茲力是一種性質(zhì)力 可能是恒力也可能是變力 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受其他力的束縛做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 洛倫茲力為恒力 2 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)因洛倫茲力的方向總與速度的方向垂直 根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的條件 在僅受洛倫茲力作用的情況下 帶電粒子將做曲線運(yùn)動(dòng) 洛倫茲力的作用效果只是改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向 第40講 考向互動(dòng)探究 由于帶電粒子受到的洛倫茲力不做功 若其他力不做功 則根據(jù)動(dòng)能定理知帶電粒子的速率不變 所以帶電粒子在洛倫茲力作用下的運(yùn)動(dòng)可能是勻速圓周運(yùn)動(dòng) v b 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 或其他形式的勻速率曲線運(yùn)動(dòng) 如果帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行 則帶電粒子不受洛倫茲力作用 帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng) 第40講 考向互動(dòng)探究 c 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 點(diǎn)評(píng) 通過(guò)本題可以看到 1 在解決帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的力學(xué)問(wèn)題時(shí) 應(yīng)注意洛倫茲力是一種性質(zhì)力 要做好包括洛倫茲力在內(nèi)的受力分析和運(yùn)動(dòng)情況的分析 2 根據(jù)力學(xué)特征 選用相應(yīng)的力學(xué)規(guī)律求解 但由于洛倫茲力與速度有關(guān) 應(yīng)注意由此引起的動(dòng)態(tài)變化 第40講 考向互動(dòng)探究 變式題如圖40 2所示 質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電小球中間有一孔 套在足夠長(zhǎng)的絕緣細(xì)桿上 桿與水平方向成 角 桿與球的動(dòng)摩擦因數(shù)為 此裝置放在沿水平方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 若從高處將小球無(wú)初速度釋放 小球在下滑過(guò)程中加速度的最大值和運(yùn)動(dòng)速度的最大值分別是多少 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 4 已知粒子在磁場(chǎng)中的入射點(diǎn) 入射方向和出射方向 不一定在磁場(chǎng)中 延長(zhǎng) 或反向延長(zhǎng) 兩速度方向所在直線使之成一夾角 作出這一夾角的角平分線 角平分線上到兩直線距離等于半徑的點(diǎn)即為圓心 2 半徑的確定和計(jì)算圓心確定后 運(yùn)動(dòng)半徑隨之確定 常用解三角形的方法及圓心角等于弦切角的兩倍等幾何知識(shí)計(jì)算半徑的大小 注意下列兩個(gè)幾何特點(diǎn)的應(yīng)用 1 速度的偏向角 等于回旋角 等于ab弦與切線的夾角 弦切角 的2倍 2 t 相對(duì)的弦切角 相等 與相鄰的弦切角 互補(bǔ) 即 180 如 第40講 考向互動(dòng)探究 圖40 3甲所示 2 如果勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)半徑為r的圓 如圖乙所示 過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作出與初速度方向和末速度方向垂直的直線 兩條直線的交點(diǎn)即為圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓圓心 而沿兩速度方向的直線的交點(diǎn)即磁場(chǎng)區(qū)域圓的圓心 由幾何關(guān)系可知 粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角等于 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 方法點(diǎn)撥 挖掘隱含的幾何條件是解決本題的關(guān)鍵 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題關(guān)鍵是要正確找出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心和半徑 畫(huà)出軌跡圓弧 由幾何知識(shí)明確弦切角 圓心角和偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系 進(jìn)而求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 運(yùn)動(dòng)半徑等 解決帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 一般按以下步驟進(jìn)行 1 根據(jù)帶電粒子速度方向找出半徑 2 根據(jù)磁場(chǎng)邊界和題設(shè)條件畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 3 根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡確定圓心位置 建立幾何關(guān)系 4 根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律列方程求解 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 變式題如圖40 5所示 在屏mn的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 p為屏上的一小孔 pc與mn垂直 一群質(zhì)量為m 帶電荷量為 q的粒子 不計(jì)重力 以相同的速率v從p處沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域 粒子入射方向在與磁場(chǎng)b垂直的平面內(nèi) 且散開(kāi)在與pc夾角為 的范圍內(nèi) 則在屏mn上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為 d 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 探究考向三帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)的科技應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)與現(xiàn)代科技密切相關(guān) 在近代物理實(shí)驗(yàn)中有重大意義 回旋加速器是帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用重點(diǎn) 回旋加速器 1 構(gòu)造 如圖40 6所示 d1 d2是半圓形金屬盒 d形盒的縫隙處接交流電源 d形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 考向互動(dòng)探究 例3勞倫斯于1930年制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器 其原理如圖40 7所示 這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)d形盒d1 d2構(gòu)成 其間留有空隙 下列說(shuō)法正確的是 a 離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器b 離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器c 離子從磁場(chǎng)中獲得能量d 離子從電場(chǎng)中獲得能量 ad 第40講 考向互動(dòng)探究 解析 離子應(yīng)從加速器的中心進(jìn)入加速器 磁場(chǎng)使離子偏轉(zhuǎn) 電場(chǎng)使離子加速 選項(xiàng)ad正確 點(diǎn)評(píng) 弄清回旋加速器的原理及相關(guān)物理量的關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵 第40講 考向互動(dòng)探究 變式題 2012 丹東模擬 回旋加速器是加速帶電粒子的裝置 其主體部分是兩個(gè)d形金屬盒 兩個(gè)金屬盒處在垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 并分別與高頻交流電源兩極相連接 從而使粒子每次經(jīng)過(guò)兩盒間的狹縫時(shí)都得到加速 如圖40 8所示 現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時(shí)的動(dòng)能 下列方法可行的是 a 減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b 減小狹縫間的距離c 增大高頻交流電壓d 增大金屬盒的半徑 d 第40講 考向互動(dòng)探究 第40講 備用習(xí)題 1 在高緯度地區(qū)的高空 大氣稀薄 常出現(xiàn)五顏六色的弧狀 帶狀或幕狀的極其美麗壯觀的發(fā)光現(xiàn)象 這就是我們常說(shuō)的 極光 極光 是由太陽(yáng)發(fā)射的高速帶電粒子受地磁場(chǎng)的影響 進(jìn)入兩極附近時(shí) 撞擊并激發(fā)高空中的空氣分子和原子引起的 假如我們?cè)诒睒O地區(qū)忽然發(fā)現(xiàn)正上方的高空出現(xiàn)了射向地球的沿順時(shí)針?lè)较蛏傻淖仙顦O光 顯示帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 則關(guān)于引起這一現(xiàn)象的高速帶電粒子的電性及弧狀極光的彎曲程度的說(shuō)法中 正確的是 第40講 備用習(xí)題 a 高速粒子帶負(fù)電b 高速粒子帶正電c 軌跡半徑逐漸減小d 軌跡半徑逐漸增大 解析 bc北極是地磁南極 磁場(chǎng)方向豎直向下 靠近地面磁感應(yīng)強(qiáng)度變大 由r 可知選項(xiàng)c正確 用左手定則判斷當(dāng)粒子帶正電時(shí)自下向上看是順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的 故選項(xiàng)b正確 備選理由 考查極光的形成 第40講 備用習(xí)題 2 2011 長(zhǎng)沙模擬 顯像管是電視機(jī)的重要組成部分 如圖所示為電視機(jī)顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈l的示意圖 如果發(fā)現(xiàn)電視畫(huà)面的幅度比正常時(shí)偏小 不可能是下列哪些原因引起的 a 電子槍發(fā)射能力減弱 電子數(shù)減少b 加速電場(chǎng)的電壓過(guò)高 電子速率偏大c 偏轉(zhuǎn)線圈匝間短路 線圈匝數(shù)減少d 偏轉(zhuǎn)線圈的電流過(guò)小 偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)減弱 a 第40講 備用習(xí)題 解析 a畫(huà)面變小是由于電子束的偏轉(zhuǎn)角減小 即軌道半徑變大造成的 由公式r 知 因?yàn)榧铀匐妷涸龃?將引起v增大 而偏轉(zhuǎn)線圈匝數(shù)或電流減小 都會(huì)引起b減小 從而使軌道半徑增大 偏轉(zhuǎn)角減小 畫(huà)面變小 綜上所述 只有a項(xiàng)符合題意 備選理由 考查洛倫茲力在電視機(jī)顯像管中的應(yīng)用 第40講 備用習(xí)題 3 2011年 臺(tái)州模擬 如圖所示 帶電粒子以初速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過(guò)b點(diǎn) oa ob 若撤去磁場(chǎng) 加一個(gè)與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng) 仍以v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng) 粒子仍能通過(guò)b點(diǎn) 那么電場(chǎng)強(qiáng)度e與磁感應(yīng)強(qiáng)度b之比為 c 第40講 備用習(xí)題 備選理由 考查磁偏轉(zhuǎn)和電偏轉(zhuǎn)的比較 第41講 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 第41講帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 第41講 編讀互動(dòng) 1 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的復(fù)習(xí)重點(diǎn)是 在深刻理解洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功的前提下 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的初始條件或帶電粒子運(yùn)動(dòng)的路徑信息 確定帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心 半徑 畫(huà)出軌跡示意圖 然后根據(jù)幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)規(guī)律解決問(wèn)題 2 本講教學(xué)可以按下面的思路安排 1 通過(guò)例1及變式題掌握帶電粒子在直線邊界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的求解方法 重點(diǎn)關(guān)注運(yùn)動(dòng)軌跡的確定 第41講 編讀互動(dòng) 2 通過(guò)例2及變式題掌握帶電粒子在圓形有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的求解方法 重點(diǎn)體會(huì)運(yùn)動(dòng)軌跡圓與磁場(chǎng)圓的空間關(guān)系 3 通過(guò)例3及變式題求解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題 強(qiáng)化學(xué)生的多解意識(shí) 第41講 考點(diǎn)自主梳理 1 求解帶電粒子在有界磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí) 要按照 畫(huà)軌跡 找 求半徑 利用幾何關(guān)系 的基本思路進(jìn)行 解題過(guò)程中注意對(duì)稱性的應(yīng)用 2 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的解題技巧 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 2 當(dāng)速度v一定時(shí) 弧長(zhǎng) 或弦長(zhǎng) 越長(zhǎng) 圓心角越大 則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 圓心 相切 越長(zhǎng) 第41講 考點(diǎn)自主梳理 3 當(dāng)速率v變化時(shí) 圓心角越大的則運(yùn)動(dòng)時(shí)間越 4 在矩形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi) 從同一邊界射入的粒子從同一邊界射出時(shí) 射出時(shí)與射入時(shí)相比 速度與邊界的夾角 在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi) 沿徑向射入的粒子必沿徑向射出 長(zhǎng) 相等 第41講 考向互動(dòng)探究 探究考向一帶電粒子在直線邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 有單平面邊界的磁場(chǎng)問(wèn)題 1 如圖41 1所示 直線mn右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 帶電粒子由邊界上p點(diǎn)以圖示方向進(jìn)入磁場(chǎng) 在磁場(chǎng)內(nèi)做部分圓周運(yùn)動(dòng) 將以關(guān)于邊界對(duì)稱的方向從q點(diǎn)射出 由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和圓周運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱規(guī)律可得 從單平面邊界垂直磁場(chǎng)射入的正 負(fù)粒子重新回到邊界時(shí)的速度大小 速度和邊界的夾角與射入磁場(chǎng)時(shí)相同 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 例1 2011 湛江調(diào)研 如圖41 3所示 從陰極k發(fā)射的電子 初速度不計(jì) 質(zhì)量為m 電量為e 經(jīng)過(guò)電壓u加速后 電子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 寬為l的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)的上下區(qū)域足夠大 求 1 電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v 2 電子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離d 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 點(diǎn)評(píng) 對(duì)于存在兩個(gè)邊界的直線邊界磁場(chǎng)區(qū)域 要注意帶電粒子的入射方向 并據(jù)此確定其可能的出射邊界 根據(jù)圓心 半徑進(jìn)一步確定其在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度 運(yùn)動(dòng)時(shí)間等 第41講 考向互動(dòng)探究 變式題三個(gè)速度大小不同的同種帶電粒子沿同一方向從圖41 4中長(zhǎng)方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上邊緣射入 當(dāng)從下邊緣飛出時(shí) 它們對(duì)入射方向的偏角分別為90 60 30 則它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為 b 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 2 帶電粒子入射方向偏離圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)圓心射入的問(wèn)題處理這類問(wèn)題時(shí)一定要分清磁場(chǎng)圓和軌跡圓 并要注意區(qū)分軌跡圓的圓心和圓形邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的圓心 1 當(dāng)粒子沿圖41 6所示軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí) 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) 速度偏轉(zhuǎn)角最大 2 由圖41 6看出 在軌跡圓半徑和速度偏轉(zhuǎn)角一定的情況下 可實(shí)現(xiàn)此偏轉(zhuǎn)的最小磁場(chǎng)圓即為以pq為直徑的圓 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 例2 2011 廣東卷 如圖41 8甲所示 在以o為圓心 內(nèi)外半徑分別為r1和r2的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)存在輻射狀電場(chǎng)和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 內(nèi)外圓間的電勢(shì)差u為常量 r1 r0 r2 3r0 一電荷量為 q 質(zhì)量為m的粒子從內(nèi)圓上的a點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域 不計(jì)重力 1 已知粒子從外圓上以速度v1射出 求粒子在a點(diǎn)的初速度v0的大小 2 若撤去電場(chǎng) 如圖乙所示 已知粒子從oa延長(zhǎng)線與外圓的交點(diǎn)c以速度v2射出 方向與oa延長(zhǎng)線成45 角 求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 第41講 考向互動(dòng)探究 3 在圖乙中 若粒子從a點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng) 速度大小為v3 方向不確定 要使粒子一定能夠從外圓射出 磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)小于多少 第41講 考向互動(dòng)探究 技巧點(diǎn)撥 帶電粒子在圓形邊界磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題的求解關(guān)鍵是確定軌跡半徑與磁場(chǎng)半徑的關(guān)系 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 變式題半徑為r的圓形空間內(nèi)存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一個(gè)帶電粒子 不計(jì)重力 從a點(diǎn)沿徑向以速度v0垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中 并從b點(diǎn)射出 aob 120 如圖41 9所示 則該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 b 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 探究考向三帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題1 帶電粒子電性不確定形成多解帶電粒子可能帶正電 也可能帶負(fù)電 在初速度相同的情況下 電性相反的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同 導(dǎo)致雙解 2 磁場(chǎng)方向不確定形成多解若已知磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 而不知磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 則應(yīng)考慮因磁場(chǎng)方向不確定而導(dǎo)致的多解 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飛越有界磁場(chǎng)時(shí) 它可能穿過(guò)去 也可能偏轉(zhuǎn)180 從入射界面這邊反向飛出 如圖41 10所示 第41講 考向互動(dòng)探究 4 運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性形成多解當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的的有界組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) 通常具有往復(fù)性 因而形成多解 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 考向互動(dòng)探究 變式題 雙選 如圖41 12所示 長(zhǎng)為l的水平板間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 板間距離也為l 板不帶電 現(xiàn)有質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電粒子 不計(jì)重力 從左邊板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng) 欲使粒子不打在極板上 可采用的辦法是 ab 第41講 考向互動(dòng)探究 第41講 備用習(xí)題 1 如圖所示 正方形區(qū)域abcd中充滿勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 一個(gè)氫核從ad邊的中點(diǎn)m沿著既垂直于ad邊又垂直于磁場(chǎng)的方向以一定速度射入磁場(chǎng) 正好從ab邊中點(diǎn)n射出磁場(chǎng) 若將磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 其他條件不變 則這個(gè)氫核射出磁場(chǎng)的位置是 a 在b n之間某點(diǎn)b 在n a之間某點(diǎn)c a點(diǎn)d 在a m之間某點(diǎn) c 第41講 備用習(xí)題 備選理由 帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng) 第41講 備用習(xí)題 2 2011 海南卷 空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 圖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(chǎng)的方向從o點(diǎn)入射 這兩種粒子帶同種電荷 它們的電荷量 質(zhì)量均不同 但其比荷相同 且都包含不同速率的粒子 不計(jì)重力 下列說(shuō)法正確的是 a 入射速度不同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同b 入射速度相同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同c 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子 其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同d 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的粒子 其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大 bd 第41講 備用習(xí)題 備選理由 考查帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法 第42講 帶電粒子在組合場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 第42講帶電粒子在組合場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 第42講 編讀互動(dòng) 1 帶電粒子在磁場(chǎng) 電場(chǎng) 重力場(chǎng)的組合場(chǎng)以及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一般要通過(guò)受力分析 運(yùn)動(dòng)分析 結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律 運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和動(dòng)能定理等知識(shí)進(jìn)行解答 且?guī)щ娏Ｗ拥倪\(yùn)動(dòng)形式一般為勻速直線運(yùn)動(dòng) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)等 2 本講教學(xué)可以按下面的思路安排 1 通過(guò)例1及變式題掌握帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法 第42講 編讀互動(dòng) 2 通過(guò)例2及變式題掌握帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法 3 通過(guò)例3及變式題掌握帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 4 通過(guò)例4及變式題研究帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)在近代科技中的應(yīng)用 進(jìn)一步掌握帶電粒子在復(fù)合場(chǎng) 組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的解題方法 第42講 考點(diǎn)自主梳理 知識(shí)點(diǎn)一帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中無(wú)約束情況下的運(yùn)動(dòng)1 當(dāng)帶電粒子所受的合外力為零時(shí) 帶電粒子做 運(yùn)動(dòng)或處于 狀態(tài) 當(dāng)合外力恒定且與初速度在同一直線上時(shí) 帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 常見(jiàn)情況有 1 當(dāng)速度與磁場(chǎng)平行時(shí) 洛倫茲力為零 如果重力與電場(chǎng)力平衡 帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng) 如果重力與電場(chǎng)力的合力與速度方向平行 帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 2 當(dāng)洛倫茲力與速度垂直 且與重力和電場(chǎng)力的合力平衡時(shí) 帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng) 勻速直線 靜止 第42講 考點(diǎn)自主梳理 2 當(dāng)帶電粒子所受的合外力恰好充當(dāng)向心力時(shí) 帶電粒子做 運(yùn)動(dòng) 通常情況下 由于重力和電場(chǎng)力為恒力 故不能充當(dāng)向心力 所以一般情況下是重力恰好與電場(chǎng)力相平衡 洛倫茲力充當(dāng)向心力 3 當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小 方向均不斷變化時(shí) 帶電粒子將做非勻變速 運(yùn)動(dòng) 知識(shí)點(diǎn)二帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中有約束情況下的運(yùn)動(dòng)帶電粒子所受到的約束通常有面 桿 繩 圓軌道等 常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式有 運(yùn)動(dòng)和 運(yùn)動(dòng) 此類問(wèn)題應(yīng)注意分析洛倫茲力所起的作用 勻速圓周 曲線 直線 曲線 第42講 考向互動(dòng)探究 探究考向一帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 組合場(chǎng)一般是由電場(chǎng)和磁場(chǎng)或磁場(chǎng)和磁場(chǎng)組成 它們互不重疊 分別位于某一邊界的兩側(cè) 例如回旋加速器中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的組合 2 粒子在某一場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) 通常只受該場(chǎng)對(duì)粒子的作用力 3 處理方法 1 分析帶電粒子在各場(chǎng)中的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況 一般在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng) 在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 第42講 考向互動(dòng)探究 2 正確地畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖 在畫(huà)圖的基礎(chǔ)上注意運(yùn)用幾何知識(shí)尋找關(guān)系 3 選擇物理規(guī)律 列方程 對(duì)類平拋運(yùn)動(dòng) 一般分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直初速度方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 對(duì)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 應(yīng)注意洛倫茲力提供向心力這一特點(diǎn) 4 注意確定粒子在組合場(chǎng)交界位置處的速度大小與方向 該速度是聯(lián)系兩種運(yùn)動(dòng)的橋梁 第42講 考向互動(dòng)探究 例1如圖42 1所示 在xoy直角坐標(biāo)平面內(nèi) 第 象限中的勻強(qiáng)電場(chǎng)沿y軸正方向 第 象限中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直坐標(biāo)平面向里 質(zhì)量為m 電荷量為q的帶負(fù)電粒子從y軸上的m點(diǎn) om h 以速度v0垂直y軸射入電場(chǎng) 經(jīng)x軸上的n點(diǎn) on 2h 射出電場(chǎng) 進(jìn)入磁場(chǎng) 然后從y軸上p點(diǎn) p點(diǎn)未標(biāo)出 垂直y軸方向射出磁場(chǎng) 不計(jì)粒子的重力 求 1 電場(chǎng)強(qiáng)度e的大小 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小 第42講 考向互動(dòng)探究 第42講 考向互動(dòng)探究 第42講 考向互動(dòng)探究 點(diǎn)評(píng) 解決 帶電粒子先進(jìn)入電場(chǎng)再進(jìn)入磁場(chǎng)或先進(jìn)入磁場(chǎng)后進(jìn)入電場(chǎng) 一類問(wèn)題的基本方法是 在電場(chǎng)中 運(yùn)用類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向做勻速運(yùn)動(dòng) 沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí) 先定出圓心和半徑 再根據(jù)洛倫茲力提供向心力的規(guī)律列方程 最后解方程 第42講 考向互動(dòng)探究 變式題 2011 全國(guó)卷 如圖42 2所示 與水平面成45 角的平面mn將空間分成 和 兩個(gè)區(qū)域 一質(zhì)量為m 電荷量為q q 0 的粒子以速度v0從平面mn上的p0點(diǎn)水平向右射入 區(qū) 粒子在 區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí) 只受到大小不變 方向豎直向下的電場(chǎng)作用 電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e 在 區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí) 只受到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的作用 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b 方向垂直于紙面向里 求粒子首次從 區(qū)離開(kāi)時(shí)到出發(fā)點(diǎn)p0的距離 粒子的重力可以忽略 第42講 考向互動(dòng)探究 第42講 考向互動(dòng)探究 第42講 考向互動(dòng)探究 第42講 考向互動(dòng)探究 2 運(yùn)動(dòng)分析 當(dāng)所受合力為零時(shí) 帶電粒子將處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 合外力提供向心力 當(dāng)所受合力大小與方向均變化時(shí) 帶電粒子將做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 3 畫(huà)出軌跡圖 在畫(huà)圖的基礎(chǔ)上注意運(yùn)用幾何知識(shí)尋找關(guān)系 4 巧選力學(xué)規(guī)律 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法和力學(xué)問(wèn)題的分析方法基本相同 可利用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn) 能量觀點(diǎn)來(lái)分析 第42講 考向互動(dòng)探究 動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn) 根據(jù)帶電粒子受力情況 運(yùn)用牛頓第二定律并結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解 能量觀點(diǎn) 根據(jù)場(chǎng)力及其他外力對(duì)帶電粒子做功引起的能量變化或全過(guò)程中的功能關(guān)系 可確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況 該法不僅適用于均勻場(chǎng) 也適用于非均勻場(chǎng) 要注意電場(chǎng)力和重力對(duì)帶電體做的功與路徑無(wú)關(guān) 而磁場(chǎng)力對(duì)帶電體不做功 第42講 考向互動(dòng)探究 例2 2011 安徽卷 如圖42 3所示 在以坐標(biāo)原點(diǎn)o為圓心 半徑為r的半圓形區(qū)域內(nèi) 有相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 磁場(chǎng)方向垂直于xoy平面向里 一帶正電的粒子 不計(jì)重力 從o點(diǎn)沿y軸正方向以某一速度射入 帶電粒子恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng) 經(jīng)t0時(shí)間從p點(diǎn)射出 1 求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向 2 若僅撤去磁場(chǎng) 帶電粒子仍從o點(diǎn)以相同的速度射入 經(jīng)時(shí)間恰從半圓形區(qū)域的邊界射出 求粒子運(yùn)動(dòng)加速度的大小 3 若僅撤去電場(chǎng) 帶電粒子仍從o點(diǎn)射入 且速度為原來(lái)的4倍 求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 第42講 考向互動(dòng)探究 方法點(diǎn)撥 對(duì)于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 首先進(jìn)行受力分析 同時(shí)結(jié)合定量運(yùn)算確定好各力之間的大小關(guān)系 并據(jù)此確定粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 在此類問(wèn)題的分析中 注意以下幾點(diǎn)是順利解題的關(guān)鍵 第一 定量計(jì)算 包括帶電粒子運(yùn)動(dòng)半徑 周期 粒子受力大小 空間幾何關(guān)系的計(jì)算 第二 準(zhǔn)確作圖 能使問(wèn)題變得直觀易解 第三 記住一些必要的結(jié)論 第42講 考向互動(dòng)探究 第42講 考向互動(dòng)探究 第42講 考向互動(dòng)探究 變式題 2011 瀘州一模 如圖42 4所示 在空間范圍足夠大的區(qū)域內(nèi)存在著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一段光滑且絕緣的圓弧軌道ac固定在復(fù)合場(chǎng)內(nèi) 其圓心為o點(diǎn) 半徑r 45m oa連線在豎直方向上 ac弧對(duì)應(yīng)的圓心角 37 有一質(zhì)量m 3 6 10 4kg 電荷量大小q 9 0 10 6c的帶電小球以v0 20m s的初速度沿水平方向從a點(diǎn)射入圓弧軌道 從c點(diǎn)離開(kāi)軌道后 做勻速直線運(yùn)動(dòng) 不計(jì)空氣阻力 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 請(qǐng)分析判斷小球是帶正電還是帶負(fù)電 2 求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小 3 求小球在圓弧軌道a點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力 第42講 考向互動(dòng)探究 答案 1 正電 2 3 102v m 3 3 2 10 3n 第42講 考向互動(dòng)探究 第42講 考向互動(dòng)探究 探究考向三帶電粒子在磁