(全國通用)高考物理二輪復習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動課件

1、(全國通用)高考物理二輪復習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動課件(全國通用)高考物理二輪復習備課資料專題五電場和磁場第2講磁整 合突 破實 戰(zhàn)整 合突 破實 戰(zhàn)整合 網(wǎng)絡要點重溫【網(wǎng)絡構建】 整合 網(wǎng)絡要點重溫【網(wǎng)絡構建】 【要點重溫】 1.安培力大小的計算公式: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動【要點重溫】 1.安培力大小的計算公式:F=BILsin 熱點考向一磁場的性質及磁場對電流的作用【核心提煉】“三步法”分析通電導體棒受力第1步:明

2、確研究對象(通電導線或導體棒).第2步:將題干中的立體圖轉化為平面圖,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完全相同,分析安培力時注意其方向一定與導體棒和磁感應強度組成的平面垂直.突破 熱點考向聚焦熱點考向一磁場的性質及磁場對電流的作用“三步法”分析通電導【典例1】 (2017全國卷,18)如圖,在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中,兩長直導線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距離為l.在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時,紙面內與兩導線距離均為l的a點處的磁感應強度為零.如果讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點處磁感應強度的大小為( )C【典例1】 (2017全國

3、卷,18)如圖,在磁感應強度大(全國通用)高考物理二輪復習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動課件【預測練習1】 (2017山西孝義模擬)如圖所示,將長為L的密度和粗細均勻的金屬棒ab的兩端用兩個勁度系數(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磁場中,當金屬棒中通過電流I1,時,彈簧恰好不伸長;當電流方向由b到a,而電流大小為I2(I2I1)時,彈簧伸長量為( )A【預測練習1】 (2017山西孝義模擬)如圖所示,將長為L(全國通用)高考物理二輪復習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動課件熱點考向二帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動

4、【核心提煉】帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的解題方法熱點考向二帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動 帶電粒子(1)四點:入射點B、出射點C、軌跡圓心A、入射速度直線與出射速度直線的交點O.(2)六線:圓弧兩端點所在的軌跡半徑r,入射速度直線OB和出射速度直線OC,入射點與出射點的連線BC,圓心與兩條速度直線交點的連線AO.(3)三角:速度偏轉角COD、圓心角BAC、弦切角OBC,其中偏轉角等于圓心角,也等于弦切角的兩倍.(1)四點:入射點B、出射點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,磁感應強度的

5、大小為B0;x1).一質量為m、電荷量為q(q0)的帶電粒子以速度v0從坐標原點O沿x軸正向射入磁場,此時開始計時,當粒子的速度方向再次沿x軸正向時,求(不計重力)(1)粒子運動的時間;【典例2】 (2017全國卷,24)如圖,空間存在方向垂(全國通用)高考物理二輪復習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動課件 (2)粒子與O點間的距離. (2)粒子與O點間的距離.【預測練習2】 (2017湖南岳陽模擬)一半徑為R的圓筒處于勻強磁場中,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針轉動.在該截面內,一質量為m、帶電荷量為

6、q的帶電粒子從小孔M射入筒內,射入時的運動方向與MN成30角.當筒轉過90時,該粒子恰好從小孔N飛出圓筒.不計粒子重力,若粒子在筒內未與筒壁發(fā)生碰撞,則關于帶電粒子的運動半徑r與磁場的磁感應強度B正確的是( )D【預測練習2】 (2017湖南岳陽模擬)一半徑為R的圓筒處(全國通用)高考物理二輪復習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動課件熱點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動臨界問題的三種幾何關系(1)剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切.(2)當粒子的運動速率v一定時,粒子經過的弧長越長,圓心角越大,則帶電

7、粒子在有界磁場中運動的時間越長.(3)當粒子的運動速率v變化時,帶電粒子在勻強磁場中的運動軌跡對應的圓心角越大,其在磁場中的運動時間越長.熱點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,直角坐標系xOy中,A,C分別為x,y軸上的兩點,OC長為L,OAC=30,OAC區(qū)域內有垂直于xOy平面向外的勻強磁場,區(qū)域外無磁場,有大量質量為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動時間為t,不考慮粒子間的相互作用且粒子重力不計.(1)求磁場磁感應強度B的大小;(2)有些粒子的運

8、動軌跡會與AC邊相切,求相切軌跡的最大半徑rm及其對應的入射速度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間差的最大值.【典例3】 (2017福建漳州二模)如圖,直角坐標系xOy審題突破 審題突破 (全國通用)高考物理二輪復習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動課件(全國通用)高考物理二輪復習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動課件(全國通用)高考物理二輪復習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動課件【預測練習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、磁感應強度大小為B的勻強磁場,一個質量為m、電荷量為e的電子從x軸上的A點以速度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動的軌跡與y軸只有一個交點,下列說法正確的是( )ABD【預測練習3】 (2017福建泉州模擬)(多選)如圖所示,(全國通用)高考物理二輪復習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動課件熱點考向四帶電粒子在復合場中的運動【核心提煉】1.帶電粒子在組合場中運動的處理方法(1)分別研究帶電粒子在不同場區(qū)的運動規(guī)律.在勻強磁場中做勻速圓周運動.在勻強電場中,若速度方向與電場方向平行,則做勻變速直線運動;若速度方向與電場方向垂直,則做類平拋運

10、動.(2)帶電粒子經過磁場區(qū)域時利用圓周運動規(guī)律結合幾何關系處理.(3)當粒子從一個場進入另一個場時,該點的位置、粒子的速度大小和方向往往是解題的突破口.熱點考向四帶電粒子在復合場中的運動1.帶電粒子在組合場中運2.帶電粒子在疊加場中運動的處理方法(1)弄清疊加場的組成特點.(2)正確分析帶電粒子的受力及運動特點.(3)畫出粒子的運動軌跡,靈活選擇不同的運動規(guī)律.若只有兩個場,合力為零時,則表現(xiàn)為勻速直線運動或靜止.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,合力為零,粒子做勻速直線運動,其中洛倫茲力F=qvB的方向與速度v垂直

11、.若三場共存時,粒子做勻速圓周運動,則有mg=qE,粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動.當帶電粒子做復雜的曲線運動或有約束的變速直線運動時,一般用動能定理或能量守恒定律求解.2.帶電粒子在疊加場中運動的處理方法3.幾種常見的電磁場應用實例分析中學階段常見的帶電粒子在正交的勻強電場和勻強磁場中運動的幾種模型:速度選擇器;回旋加速器;質普儀;磁流體發(fā)電機;霍爾元件;電磁流量計等.,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用實例分析【典例4】 (2017江蘇徐州模擬)如圖所示,位于豎直平面內的坐標系xOy,在其第三象限空間有垂直于紙面向外

12、的勻強磁場,磁感應強度大小為B=0.5 T,還有沿x軸負方向的勻強電場,電場強度大小為E=2 N/C.在其第一象限空間有沿y軸負方向的、電場強度大小也為E的勻強電場,并在yh=0.4 m的區(qū)域有磁感應強度也為B的垂直于紙面向里的勻強磁場.一個帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點得到一初速度,恰好能沿PO做勻速直線運動(PO與x軸負方向的夾角為=45),并從原點O進入第一象限.已知重力加速度g=10 m/s2,問:(1)油滴在第三象限運動時受到的重力、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點得到的初速度大小;(3)油滴在第一象限運動的時間.【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 審題指導 (全國通用)高考物理二輪復習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動課件(全國通用)高考物理二輪復習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動課件【預測練習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)域內存在勻強磁場,磁場方向與紙面垂直.在磁場右側有一對平行金屬板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、質量為m的帶電粒子,以速率v0從圓周上的P點沿垂直于半徑OO1并指向圓心

14、O的方向進入磁場,當從圓周上的O1點飛出磁場時,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.不計平行金屬板兩端的邊緣效應及粒子所受的重力.(1)求磁場的磁感應強度B;【預測練習4】 (2017河北衡水模擬)如圖(甲)所示,在(全國通用)高考物理二輪復習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動課件(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,將該粒子從MN板右側沿板的中心線O2O1,仍以速率v0射入M,N之間,求粒子從磁場中射出的點到P點的距離.答案:(3)2b(3)若t= 時,將該粒

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

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

17、全國通用)高考物理二輪復習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動課件3.粒子在勻強磁場中的圓周運動(2017全國卷,18)如圖,虛線所示的圓形區(qū)域內存在一垂直于紙面的勻強磁場,P為磁場邊界上的一點.大量相同的帶電粒子以相同的速率經過P點,在紙面內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分布在六分之一圓周上;若粒子射入速度為v2,相應的出射點分布在三分之一圓周上,不計重力及帶電粒子之間的相互作用.則v2v1為( )C3.粒子在勻強磁場中的圓周運動(2017全國卷,18(全國通用)高考物理二輪復習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動課件4.粒子在有界磁場中的臨界問題(2016全國卷,18