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高考物理磁场专题复习最新版.ppt

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一是“组合式”复合场,指电场与磁场同时存在,但不重叠出现在同一区域的情况带电质点在复合场中的运动(包括平衡)说到底仍然是一个力学问题,只要掌握好不同的场对带电体作用力的特点,从分析带电体的受力情况和运动情况着手,充分发掘隐含条件,建立清晰的物理情景,最终把物理模型转化成数学表达式,即可求解(2)解决复合场中带电质点运动的问题可从以下两个方面入手:动力学观点(牛顿运动定律和运动学方程);能量观点(动能定理和机械能守恒定律或能量守恒定律),14,专题九考情深度解读,2带电粒子(不计重力)在复合场中的运动(1)带电粒子在复合场中只受电场力和洛伦兹力的作用,电场力的方向由电性和电场方向共同决定,洛伦兹力方向要用左手定则准确判断(2)对于“组合式”的复合场中带电粒子的运动问题。

往往是由粒子在电场和磁场中的两个运动“连接”而成,因此对粒子经过连接点的速度大小和方向的分析是衔接两个运动的关键,一般是解题的突破口(3)“对称性”是带电粒子在复合场中运动问题经常呈现的一个特点,成为解题的另一突破口,15,专题九要点热点探究,探究点一磁场对通电导线的作用力,例12011课标全国卷电磁轨道炮工作原理如图391所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍。

理论上可采用的办法是(),16,专题九要点热点探究,A只将轨道长度L变为原来的2倍B只将电流I增加至原来的2倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其他量不变,17,专题九要点热点探究,18,专题九要点热点探究,【点评】本题以近代科技在国防中的应用为背景考查通电导体在磁场中的运动问题,可应用动能定理分析电磁炮射出时的速度与电流、质量及轨道长度的关系,明确磁感应强度随电流的变化关系是解题的关键,19,专题九要点热点探究,20,专题九要点热点探究,21,专题九要点热点探究,22,专题九要点热点探究,23,专题九要点热点探究,探究点二带电粒子在磁场中的运动,解析带电粒子在磁场中运动的问题。

应画出运动轨迹示意图,确定轨迹圆的圆心是关键常用下列方法确定圆心:已知轨迹上某两点速度方向,作出过两点的速度的垂线,两条垂线的交点即圆心;已知轨迹上两个点的位置,两点连线的中垂线过圆心带电粒子在磁场中运动侧重于运用数学知识(圆与三角形知识)求解,带电粒子在磁场中偏转的角度、初速度与磁场边界的夹角往往是解题的关键,角度是确定圆心、运动方向的依据,更是计算带电粒子在磁场中运动时间的桥梁,如带电粒子在磁场中运动的时间为t(是圆弧对应的圆心角),24,专题九要点热点探究,带电粒子在磁场中的运动半径不仅关联速度的求解,而且在首先确定了运动半径的情况下,可利用半径发现题中隐含的几何关系,25,专题九要点热

26,专题九要点热点探究,27,专题九要点热点探究,28,专题九要点热点探究,29,专题九要点热点探究,【点评】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的最长时间为其运动轨迹所对应的圆心角为90,据此画出运动轨迹进行求解确定带电粒子在磁场中做匀速圆周运动圆心的方法有:圆心位于轨迹上某两点速度方向垂线的交点上;将轨迹上的两位置连成弦,圆心就在弦的中垂线上;将两个速度方向延长相交,圆心就在两速度方向夹角的补角的角平分线上,30,专题九要点热点探究,【高考命题者说】本题考查考生运用带电粒子在磁场中运动的规律综合分析解决问题的能力解决问题的关键是要找到最后离开磁场的粒子也是在磁场中运动时间最长的粒子的运动轨迹试题中“从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一”的叙述给出了在磁场中运动时间最长的粒子的运动时间经过分析。

粒子运动的半径满足题给的条件且是四分之一圆弧的轨迹只能是与磁场的上边界相切的一段圆弧画出其运动轨迹,就可以利用图中的几何关系求解,31,专题九要点热点探究,本题对考生的分析能力要求较高试题抽样统计难度为0.134,区分度为0.603.有41%的考生得0分,41%的考生得4分,5%的考生得6分(引自教育部考试中心2011课程标准实验高考理科试题分析第158页),32,专题九要点热点探究,33,专题九要点热点探究,A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同D在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大。

34,专题九要点热点探究,例2变式题BD【解析】带电粒子进入磁场中后,在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,轨道半径R因所有粒子比荷相同,若入射速度相同,则轨道半径相同,轨迹一定相同,B选项正确;所有带电粒子做圆周运动周期T相同,所以轨迹所对圆心角越大的粒子在磁场中运动时间越长,D选项正确;若带电粒子能从磁场左边界射出,即使入射速度不同,所用时间也一定相同,因为此情况时轨迹所对圆心角均为180,这些粒子的轨迹与入射速度有关,故AC选项错误,35,专题九要点热点探究,探究点三带电粒子在组合场中的运动(含先后场),1组合场(1)组合场是指电场和磁场独立存在于不同的空间,电场和磁场不重叠,分别位于某一直线边界两侧的情况。

例如回旋加速器组合场分不同方向的电场组合、不同方向的磁场组合、电场和磁场组合等情况(2)带电粒子在组合场中运动的处理方法准确画出粒子的运动轨迹图确定粒子在组合场交界位置的速度的大小与方向,36,专题九要点热点探究,带电粒子在组合场中的运动问题中,一般不计重力,粒子在电场或磁场中运动时,只考虑带电粒子受到的电场力或洛伦兹力的作用2先后场(1)先后场是指同一空间区域先后存在不同场的情况,如某一空间区域先存在电场,后来电场消失又出现磁场,37,专题九要点热点探究,(2)带电粒子在先后场中运动的处理方法当空间某一区域出现电场时,如果不计重力和空气阻力,带电粒子以一定的初速度垂直电场方向射入电场时,粒子做类平抛运动。

可用运动的合成与分解求解,将带电粒子在匀强电场中的运动分解为沿着电场方向的匀加速直线运动和垂直于电场方向的匀速直线运动进行分析;当电场消失而出现磁场时,带电粒子仍以一定的初速度垂直磁场方向射入匀强磁场时,粒子做匀速圆周运动,可利用牛顿第二定律列出洛伦兹力提供向心力的方程求解,38,专题九要点热点探究,39,专题九要点热点探究,40,专题九要点热点探究,【解析】在01s内,粒子在电场力作用下,带电粒子在x方向上做匀速运动:vxv0在y方向上做匀加速运动:vy1s末粒子的速度v1设v1与水平方向的夹角为,则tan,41,专题九要点热点探究,代入数据解得v1m/s,45(2)1s2s内,粒子在磁场中做圆周运动。

由牛顿第二定律qv1B0得R1粒子的做圆周运动的周期T1s,42,专题九要点热点探究,(3)粒子的运动轨迹如图所示(圆与抛物线的交点水平距离大致相等、第二个圆比第一个圆大),43,专题九要点热点探究,带电粒子在(2n1)s2ns(n1,2,3)内做圆周运动的轨迹如图所示,44,专题九要点热点探究,45,专题九要点热点探究,【点评】解答带电粒子在组合场中的连续运动问题,关键在于正确画出带电粒子在不同区域中的运动轨迹,而要正确画出带电粒子的轨迹,则需要特别注意在不同场交界处带电粒子的运动方向,正确画出粒子在交界处的速度方向是确定带电粒子运动轨迹的关键本题中电场和磁场交替变化,下面的变式题则是带电粒子在组合场中的运动。

46,专题九要点热点探究,47,专题九要点热点探究,48,专题九要点热点探究,例3变式题【解析】带电粒子进入电场后,在电场力的作用下沿抛物线运动,其加速度方向竖直向下,设其大小为a,由牛顿第二定律得qEma设经过时间t0,粒子从平面MN上的点P1进入磁场,由运动学公式和几何关系得v0t0,49,专题九要点热点探究,粒子速度大小v1为v1设速度方向与竖直方向的夹角为,则tan此时粒子到出发点P0的距离为s0v0t0此后,粒子进入磁场,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,圆周半径为r1,50,专题九要点热点探究,设粒子首次离开磁场的点为P2,弧所张的圆心角为2,则P1到点P2的距离为s12r1sin由几何关系得45联立式得s1点P2与点P0相距ls0s1联立解得。

51,专题九要点热点探究,探究点四带电粒子在复合场中的运动问题,1复合场是指在空间某一区域内同时存在着重力场、电场、磁场中的两种场或三种场的情况,常见的复合场有电场与重力场、磁场与电场、磁场与电场及重力场等2带电粒子在复合场中常见的运动形式(1)当带电粒子在复合场中所受合力为零时,粒子处于静止或匀速直线运动状态(2)当带电粒子所受合力提供向心力时,粒子做匀速圆周运动,52,专题九要点热点探究,(3)当带电粒子所受合力变化且速度方向不在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动如果做曲线运动,则需要根据功能关系求解,需要注意的是这种情况下要把握住洛伦兹力不做功这一特点3几种典型的复合场实例:速度选择器、质谱仪等4带电粒子在复合场中的运动问题的处理方法带电粒子在复合场中的运动问题是电磁学知识和力学知识的综合应用。

分析方法和力学问题的分析方法基本相同,可利用动力学观点、能量观点来分析,不同之处是多了电场力、洛伦兹力,53,专题九要点热点探究,54,专题九要点热点探究,55,专题九要点热点探究,56,专题九要点热点探究,(2)由牛顿第二定律qBv2如图所示,由几何关系确定粒子运动轨迹的圆心O和半径R,57,专题九要点热点探究,R2R2(R2R1)2联立,得磁感应强度大小B粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T由几何关系确定粒子在磁场中运动的时间t联立式,得t,58,专题九要点热点探究,(3)如图所示,为使粒子射出,则粒子在磁场内的运动半径应大于过A点的最大内切圆半径,该半径为,59,专题九要点热点探究,Rc由得磁感应强度应小于Bc。

【点评】正确分析带电粒子的受力情况和运动特征是解决带电粒子在复合场中运动的前提结合所画的运动轨迹找出空间定量关系和隐含条件是准确分析带电粒子在匀强磁场中运动的重要方法,60,专题九要点热点探究,61,专题九要点热点探究,(2)小球a做匀速周周运动绕行方向是顺时针还是逆时针?速度va为多大?(3)设小球b的运动轨迹与小球a的运动轨迹的最低点相切,当小球a运动到最低点即切点时,小球b也同时运动到切点,a、b相碰后合为一体,碰后的共同速度为2.4m/s,在相碰结束的瞬间,其加速度为多大?,62,专题九要点热点探究,63,专题九要点热点探究,例4变式题(1)正电正电10N/C5T(2)逆时针4m/s(3)3。

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