高考物理复习专题整合高频突破专题三电场和磁场9磁场性质及带电粒子在磁场中的运动市赛课公开课一等奖省名.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,核心梳理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,-,*,-,高频考点,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,-,*,-,怎样得高分,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,-,*,-,第,9,讲磁场性质及带电粒子,在磁场中运动,1/42,-,2,-,知识脉络梳理,规律方法导引,2/42,-,3,-,知识脉络梳理,规律方法导引,(3),用准,“,两个定则,”,。,对电流磁场用准安培定则。,对通电导线在磁场中所受安培力和带电粒子在磁场中所受洛伦兹力用准左手定则。,(4),画好,“,两个图形,”,。,对安培力作用下平衡、运动问题画好受力分析图。,对带电粒子匀速圆周运动问题画好与圆相关几何图形。,2,.,思想方法,(1),物理思想,:,对称思想、等效思想。,(2),物理方法,:,理想化模型方法、对称法、临界法。,3/42,-,4,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,对磁场性质和磁场力了解,常以选择题形式考查通电导线周围磁场性质及磁场力情况。,例,1,如图所表示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和直导线,ab,、,cd,(,ab,、,cd,在同一条水平直线上,),连接而成闭合回路,导线框中通有图示方向电流,处于静止状态。在半圆弧导线圆心处沿垂直于导线框平面方向放置一根长直导线,P,。当,P,中通以方向向外电流时,(,),A.,导线框将向左摆动,B.,导线框将向右摆动,C.,从上往下看,导线框将顺时针转动,D.,从上往下看,导线框将逆时针转动,D,4/42,-,5,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析,当直导线,P,中通以方向向外电流时,由安培定则可判断出长直导线,P,产生磁场方向为逆时针方向,磁感线是以,P,为圆心同心圆,半圆弧导线与磁感线平行,不受安培力,由左手定则可判断出直导线,ab,所受安培力方向垂直纸面向外,cd,所受安培力方向垂直纸面向里,从上往下看,导线框将逆时针转动,故,D,正确。,5/42,-,6,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,6/42,-,7,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练,1,(,多项选择,)(,全国,卷,),如图所表示,三根相互平行固定长直导线,L,1,、,L,2,和,L,3,两两等距,均通有电流,I,L,1,中电流方向与,L,2,中相同,与,L,3,中相反,以下说法正确是,(,),A.L,1,所受磁场作用力方向与,L,2,、,L,3,所在平面垂直,B.L,3,所受磁场作用力方向与,L,1,、,L,2,所在平面垂直,C.L,1,、,L,2,和,L,3,单位长度所受磁场作用力大小之比为,D.L,1,、,L,2,和,L,3,单位长度所受磁场作用力大小之比为,BC,7/42,-,8,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,带电粒子在磁场中圆周运动,常以计算题形式考查带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动情况。,8/42,-,9,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例,2,如图所表示,直角,OAC,三个顶点坐标分别为,O,(0,0),、,A,(,l,0),、,C,(0,l,),在,OAC,区域内有垂直于,xOy,平面向里匀强磁场。在,t=,0,时刻,同时从三角形,OA,边各处以沿,y,轴正向相同速度将质量均为,m,、电荷量均为,q,带正电粒子射入磁场,已知在,t=t,0,时刻从,OC,边射出磁场粒子速度方向垂直于,y,轴。不计粒子重力和空气阻力及粒子间相互作用。,9/42,-,10,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(1),求磁场磁感应强度,B,大小。,(2),若从,OA,边两个不一样位置射入磁场粒子,先后从,OC,边上同一点,P,(,P,点图中未标出,),射出磁场,求这两个粒子在磁场中运动时间,t,1,与,t,2,之间应满足关系。,(3),从,OC,边上同一点,P,射出磁场这两个粒子经过,P,点时间间隔与,P,点位置相关,若该时间间隔最大值为,求粒子进入磁场时速度大小。,10/42,-,11,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,11/42,-,12,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,12/42,-,13,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,13/42,-,14,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,14/42,-,15,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例,3,如图所表示,无限宽广匀强磁场分布在,xOy,平面内,x,轴上下方磁场均垂直,xOy,平面向里,x,轴上方磁场磁感应强度为,B,x,轴下方磁场磁感应强度为,B,。现有一质量为,m,、电荷量为,-q,粒子以速度,v,0,从坐标原点,O,沿,y,轴正方向进入上方磁场。在粒子运动过程中,与,x,轴交于若干点。不计粒子重力。,(1),求粒子在,x,轴上方磁场中做匀速圆周运动半径。,(2),设粒子在,x,轴上方周期为,T,1,x,轴下方周期为,T,2,求,T,1,T,2,。,(3),如把,x,轴上方运动半周与,x,轴下方运动半周称为一周期话,则每经过一周期,在,x,轴上粒子右移距离。,(4),在与,x,轴全部交点中,粒子两次经过同一点坐标位置。,15/42,-,16,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,16/42,-,17,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,17/42,-,18,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,18/42,-,19,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,规律方法带电粒子在磁场中运动普通解题方法,1,.,找圆心,:,用几何方法确定圆心位置,画出运动轨迹。,2,.,求半径,:,分析带电粒子在磁场中运动,对于轨迹圆半径求解是处理问题瓶颈。求解半径普通来说有以下两种情况,:(1),若题中已给出带电粒子质量、电荷量、运动速度、磁感应强度,由牛顿第二定律得,称为物理半径,;(2),如图所表示,若题中未给带电粒子电荷量、质量等,而是给我们磁场宽度、粒子速度方向等,我们需要作出运动轨迹,结构直角三角形,从几何角度求解半径,普通称为几何半径。,19/42,-,20,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,3,.,找关系,:,规范作出带电粒子运动轨迹图线,并作适当辅助线,找出其中隐含几何关系。,4,.,用规律,:,普通应用牛顿运动定律求解,尤其是半径及周期公式。,20/42,-,21,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练,2,(,全国,卷,),如图所表示,虚线所表示圆形区域内存在一垂直于纸面匀强磁场,P,为磁场边界上一点。大量相同带电粒子以相同速率经过,P,点,在纸面内沿不一样方向射入磁场。若粒子射入速率为,v,1,则这些粒子在磁场边界出射点分布在六分之一圆周上,;,若粒子射入速率为,v,2,则对应出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间相互作用。则,v,2,v,1,为,(,),C,21/42,-,22,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,带电粒子在匀强磁场中临界和极值问题,常以计算题形式考查带电粒子在磁场中运动轨迹及速度临界和极值问题。,22/42,-,23,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例,4,23/42,-,24,-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(1),带电粒子在圆形磁场中运动时,轨迹半径为多少,?,(2),圆形磁场区域最小面积为多少,?,(3),为使粒子射出电场时不打在挡板上,电场强度,E,应满足什么要求,?,答案,(1)0,.,2 m,(2)0,.,02,m,2,(,或,0,.,062 8 m,2,),(3),E,10 N/C,或,E,0),。粒子沿纸面以大小为,v,速度从,OM,某点向左上方射入磁场,速度与,OM,成,30,角。已知该粒子在磁场中运动轨迹与,ON,只有一个交点,并从,OM,上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场出射点到两平面交线,O,距离为,(,),D,29/42,-,30,-,1,2,3,4,1,.,将长为,l,导线弯成,圆弧,固定于垂直纸面向外、大小为,B,匀强磁场中,两端点,A,、,C,连线竖直,如图所表示。若给导线通以由,A,到,C,、大小为,I,恒定电流,则导线所受安培力大小和方向是,(,),D,30/42,-,31,-,1,2,3,4,2,.,(,多项选择,)(,全国,卷,),某同学自制简易电动机示意图如图所表示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线两端分别从线圈一组对边中间位置引出,并作为线圈转轴。将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将,(,),A.,左、右转轴下侧绝缘漆都刮掉,B.,左、右转轴上下两侧绝缘漆都刮掉,C.,左转轴上侧绝缘漆刮掉,右转轴下侧绝缘漆刮掉,D.,左转轴上下两侧绝缘漆都刮掉,右转轴下侧绝缘漆刮掉,AD,31/42,-,32,-,1,2,3,4,3,.,如图所表示,半径为,R,圆形区域内有一垂直纸面向里匀强磁场,P,为磁场边界上一点。大量质量为,m,、电荷量为,q,正粒子,在纸面内沿各个方向以相同速率,v,从,P,点射入磁场。这些粒子射出磁场时位置均位于,PQ,劣弧上,PQ,劣弧长等于磁场边界周长,。不计粒子重力和粒子间相互作用,则该匀强磁场磁感应强度大小为,(,),D,32/42,-,33,-,1,2,3,4,4,.,(,浙江理综,),为了深入提升盘旋加速器能量,科学家建造了,“,扇形聚焦盘旋加速器,”,。在扇形聚焦过程中,离子能以不变速率在闭合平衡轨道上周期性旋转。,扇形聚焦磁场分布简化图如图所表示,圆心为,O,圆形区域等分成六个扇形区域,其中三个为峰区,三个为谷区,峰区和谷区相间分布。峰区内存在方向垂直纸面向里匀强磁场,磁感应强度为,B,谷区内没有磁场。质量为,m,电荷量为,q,正离子,以不变速率,v,旋转,其闭合平衡轨道如图中虚线所表示。,33/42,-,34,-,1,2,3,4,(1),求闭合平衡轨道在峰区内圆弧半径,r,并判断离子旋转方向是顺时针还是逆时针。,(2),求轨道在一个峰区内圆弧圆心角,及离子绕闭合平衡轨道旋转周期,T,。,(3),在谷区也施加垂直纸面向里匀强磁场,磁感应强度为,B,新闭合平衡轨道在一个峰区内圆心角,变为,90,求,B,和,B,关系。已知,:sin(,),=,sin,cos,cos,sin,cos,=,1,-,2sin,2,。,34/42,-,35,-,1,2,3,4,35/42,-,36,-,1,2,3,4,36/42,-,37,-,带电粒子在磁场中运动多解问题,【典例示范】,如图所表示,A,、,B,为一对平行板,板长为,l,两板间距离为,d,板间区域内充满着匀强磁场,磁感应强度大小为,B,方向垂直纸面向里,一个质量为,m,、电荷量为,+q,带电粒子以初速度,v,0,从,A,、,B,两板中间,沿垂直于磁感线方向射入磁场。求,v,0,在什么范围内,粒子能从磁场内射出。,(,粒子重力不计,),分析推理,:,1,.,粒子到下极板距离为,粒子在磁场中做匀速圆周运动。,2,.,粒子有可能从磁场左侧射出,也有可能从右侧射出。,37/42,-,38,-,思维流程,38/42,-,39,-,39/42,-,40,-,以题说法,1,.,要正确分析带电粒子在磁场中运动多解原因。带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动问题形成多解原因,:,带电粒子电性不确定,;,磁场方向不确定,;,临界状态不唯一,;,运动重复性等。,2,.,要熟练掌握半径公式。带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动半径,当磁场一定时,粒子圆周轨道半径与速度成正比。,3,.,要明确处理多解问题普通思绪。,(1),明确带电粒子电性和磁场方向。,(2),正确找出带电粒子运动临界状态。,(3),结合带电粒子运动轨迹利用圆周运动周期性进行分析计算。,40/42,-,41,-,针对训练,(,多项选择,),如图所表示,S,处有一电子源,可向纸面内任意方向发射电子,平板,MN,垂直于纸面,在纸面内长度,L=,9,.,1 cm,中点,O,与,S,间距离,d=,4,.,55 cm,MN,与,SO,直线夹角为,板所在平面有电子源一侧区域有方向垂直于纸面向外匀强磁场,磁感应强度,B=,2,.,0,10,-,4,T,。电子质量,m=,9,.,1,10,-,31,kg,电荷量,e=-,1,.,6,10,-,19,C,不计电子重力。电子源发射速度,v=,1,.,6,10,6,m/s,一个电子,该电子打在板上可能位置区域长度为,l,则,(,),A.,=,90,时,l=,9,.,1 cm,B.,=,60,时,l=,9,.,1 cm,C.,=,45,时,l=,4,.,55 cm,D.,=,30,时,l=,4,.,55 cm,AD,41/42,-,42,-,42/42,