(精品)第3章 本章优化总结

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,上页,下页,第三章 磁场,知识网络构建,专题归纳整合,高考真题演练,章末过关检测,本章优化总结,知识网络构建,专题归纳整合,1,通电导线在磁场中会受到安培力作用，由于安培力的方向与电流的方向、磁场的方向之间存在着较复杂的空间方位关系，因此要求学生有较强的空间想像力，并且善于把立体图改画成平面图将此类题目处理好要注意两点：,专题,1,安培力与其他知识的综合运用,(1),分析安培力的方向应牢记安培力方向既跟磁感应强度方向垂直又跟电流方向垂直；,(2),画出导体受力的平面图,2,安培力与以前各章节知识均能综合到一起，其分析与解决问题的方法与力学方法相同，只不过是在分析受力时再加一种安培力即可,如图,3,1,所示，电源电动势,E,2 V,，内阻,r,0.5,，竖直导轨宽,L,0.2 m,，导轨电阻不计另有一金属棒质量,m,0.1 kg,，电阻,R,0.5,，它与导轨间的动摩擦因数,0.4,，靠在导轨的外面为使金属棒不滑动，施加一与纸面夹角为,30,且与导体棒垂直指向纸里的匀强磁场,(,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，,g,取,10 m/s,2,),求：,例,1,(1),此磁场的方向；,(2),磁感应强度,B,的取值范围,图,3,1,【,解析,】,(1),要使金属棒静止，安培力应斜向上指向纸里，画出由,a,b,的侧视图，并对棒,ab,受力分析如图,3,2,所示经分析知磁场的方向斜向下指向纸里,图,3,2,(2),如图,3,2,所示，当,ab,棒有向下滑的趋势时，受摩擦力向上为,F,f,，,则：,F,sin,30,F,f,mg,0,，,F,B,1,IL,，,F,f,F,cos,30,，,I,E,/(,R,r,),，,联立四式并代入数值得,B,1,3.0 T.,当,ab,棒有向上滑的趋势时，受摩擦力向下为,F,f,，则：,F,sin,30,F,f,mg,0,，,F,f,F,cos,30,，,F,B,2,IL,，,可解得,B,2,16.3 T.,所以若保持金属棒静止不滑动，磁感应强度应满足,3.0 T,B,16.3 T.,【,答案,】,(1),斜向下,(2)3.0 T,B,16.3 T,“电偏转”和“磁偏转”分别是利用电场和磁场对运动电荷施加作用力，从而控制其运动方向，由于磁场和电场对电荷的作用具有不同的特征，使得两种偏转存在着差别,.,专题,2,带电粒子的电磁偏转,垂直电场线进入匀强电场,(,不计重力,),垂直磁感线进入匀强磁场,(,不计重力,),受力特征,电场力,F,Eq,大小恒定、方向不变,洛伦兹力,F,Bq,v,大小不变，方向随,v,而改变,垂直电场线进入匀强电场,(,不计重力,),垂直磁感线进入匀强磁场,(,不计重力,),运动性质,类平抛运动,匀速圆周运动,运动轨迹,抛物线,圆或圆的一部分,垂直电场线进入匀强电场,(,不计重力,),垂直磁感线进入匀强磁场,(,不计重力,),求解方法处理,横向偏移,y,和偏转角,要通过类平抛运动的规律求解,横向偏移,y,和偏转角,要结合圆的几何关系通过圆周运动的讨论求解,如图,3,3,所示，,a,、,b,是一对水平放置的平行金属板，板间存在着竖直向下的匀强电场一个不计重力的带电粒子从两板左侧正中位置以初速度,v,沿平行于金属板的方向进入场区，带电粒子进入场区后将向上偏转，并恰好从,a,板的右边缘处飞出；若撤去电场，在两金属板间加垂直纸面向里的匀强磁场，则相同的带电粒子从同一位置以相同的速度进入场区后将向下偏转，并恰好从,b,板的右边缘处飞出,例,2,现上述的电场和磁场同时存在于两金属板之间，仍让相同的带电粒子从同一位置以相同的速度进入场区，则下面的判断中正确的是,(,),图,3,3,A,带电粒子将做匀速直线运动,B,带电粒子将偏向,a,板一方做曲线运动,C,带电粒子将偏向,b,板一方做曲线运动,D,无法确定带电粒子做哪种运动,【,解析,】,设板长为,L,，,板间距为,d,，场强为,E,，磁感应强度为,B,.,如图,3,4,所示，若只加电场，恰好从,a,板边缘飞出，则有：,图,3,4,【,答案,】,B,带电粒子在电场、磁场和重力场并存的复合场中运动分类：,(1),若粒子所受的电场力、洛伦兹力和重力的合力为零，则粒子做匀速直线运动；,(2),若粒子所受匀强电场的电场力和重力平衡，那么粒子在匀强磁场的洛伦兹力作用下有可能做匀速圆周运动；,专题,3,带电体在复合场中的运动,(3),若粒子所受的电场力、洛伦兹力和重力的合力方向与速度方向不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，在这种情况下，虽然粒子的轨迹不是简单的曲线，但由于洛伦兹力不做功，重力和电场力做的功只由初末位置的高度差和电势差决定，所以一般应用动能定理或能量守恒定律来求解会比较方便,在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为,、足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为,B,，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上有一质量为,m,、带电荷量为,q,的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零，如图,3,5,所示，若迅速把电场方向反转为竖直向下，小球能在斜面上连续滑行多远？所用时间是多少？,例,3,高考真题演练,1,(,2009,年高考全国卷,),如图,3,6,所示一段导线,abcd,位于磁感应强度大小为,B,的匀强磁场中，且与磁场方向,(,垂直于纸面向里,),垂直线段,ab,、,bc,和,cd,的长度均为,L,，且,abc,bcd,135.,流经导线的电流为,I,，方向如图中箭头所示导线段,abcd,所受到的磁场的作用力的合力,(,),图,3,6,解析：,选,A.,每段导线所受安培力的大小为,F,BIL,，受力情况如图所示,F,合,(,1),BIL,，,方向沿纸面向上，,A,对,2,(,2009,年高考北京理综卷,),如图,3,7,所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场一带电粒子,a,(,不计重力,),以一定的初速度由左边界的,O,点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的,O,点,(,图中未标出,),穿出若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子,b,(,不计重力,),仍以相同初速度由,O,点射入，从区域右边界穿出，则粒子,b,(,),A,穿出位置一定在,O,点下方,B,穿出位置一定在,O,点上方,C,运动时，在电场中的电势能一定减小,D,在电场中运动时，动能一定减小,图,3,7,解析：,选,C.,由左手定则判定带电粒子,a,所受洛伦兹力的方向，可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与电场力方向相反，若,qE,q,v,B,，则洛伦兹力将随着粒子速度方向和大小的不断改变而改变粒子所受电场力,qE,和洛伦兹力,q,v,B,的合力不可能与速度方向在同一直线上而做直线运动，既然在复合场中粒子做直线运动，说明,qE,q,v,B,，,OO,连线与电场线垂直当撤去磁场时，粒子仅受电场力，做类平抛运动，电场力一定做正功，电势能减少，动能增加，故选,C.,3,(,2009,年高考广东单科卷,),如图,3,8,所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处在方向垂直纸面向外、磁感应强度为,B,的匀强磁场中质量为,m,、带电量为,Q,的小滑块从斜面顶端由静止下滑在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是,(,),图,3,8,A,滑块受到的摩擦力不变,B,滑块到达地面时的动能与,B,的大小无关,C,滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下,D,B,很大时，滑块可能静止于斜面上,解析：,选,C.,由左手定则知,C,正确而,F,f,F,N,(,mg,cos,Bq,v,),要随速度增加而变大，,A,错误若滑块滑到底端已达到匀速运动状态，应有,F,f,mg,sin,，可得,v,cos,),，可看到,v,随,B,的增大而减小若在滑块滑到底端时还处于加速运动状态，则在,B,越强时，,F,f,越大，滑块克服阻力做功越多，到达斜面底端的速度越小，,B,错误当滑块能静止于斜面上时应有,mg,sin,mg,cos,，即,tan,，与,B,的大小无关，,D,错误,4.(,2009,年高考宁夏理综卷,),如图,3,9,所示，在第一象限有一匀强电场，场强大小为,E,，方向与,y,轴平行；在,x,轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直一质量为,m,、电荷量为,q,(,q,0),的粒子以平行于,x,轴的速度从,y,轴上的,P,点处射入电场，在,x,轴上的,Q,点处进入磁场，并从坐标原点,O,离开磁场粒子在磁场中的运动轨迹与,y,轴交于,M,点已知,OP,l,，,OQ,不计重力，求：,(1),M,点与坐标原点,O,间的距离；,(2),粒子从,P,点运动到,M,点所用的时间,图,3,9,解析：,(1),带电粒子在电场中做类平抛运动，在,y,轴负方向上做初速度为零的匀加速运动，设加速度的大小为,a,，在,x,轴正方向上做匀速直线运动，设速度为,v,0,，粒子从,P,点运动到,Q,点所用的时间为,t,1,，进入磁场时速度方向与,x,轴正方向的夹角为,，则,联立,式，并代入数据得,章末过关检测,