2019-2020年新课标教科版3-1选修三3.4《磁场对运动电荷的作用-落伦兹》WORD教案1.doc

2019-2020年新课标教科版3-1选修三3.4磁场对运动电荷的作用-落伦兹WORD教案1ABCP图2-341A、B、C是三个不同规格的灯泡，按图2-34所示方式连接恰好能正常发光，已知电源的电动势为E，内电阻为r，将滑动变阻器的滑片P向左移动，则三个灯亮度变化是（ ）A都比原来亮 B都比原来暗CA、B灯比原来亮，C灯变暗R1R3MOPN rE rR2图2-35DA、B灯比原来暗，C灯变亮2如图2-35所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，电路中O点接地，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，M、N两点电势变化情况是（ ）A都升高 B都降低CM点电势升高，N点电势降低图2-36DM点电势降低，N点电势升高EM点电势的改变量大于N点电势的改变量3如图2-36所示的电路中，电键S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，极板间悬浮着一油滴P，欲使P向下运动，应断开电键( ) AS1 BS2 CS3 DS44.两只额定电压均为110V的灯泡A和B，额定功率分别为100W和40W，为了使它们接到220V电源上能正常发光，同时电路消耗的电功率最小，如图2-24所示电路中最合理的是图( ). 图2-24图2-405.如图2-40所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，电流表、电压表的示数变化情况为 A电流表先减小后增大，电压表先增大后减小B电流表先增大后减小，电压表先减小后增大C电流表一直减小，电压表一直增大D电流表一直增大，电压表一直减小6(xx年高考天津理综卷)要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2 V，内阻约2 k.实验室提供的器材有：电流表A，量程0.6 A，内阻约0.1 ；电压表V2，量程5 V，内阻约5 k；定值电阻R1，阻值30 ；定值电阻R2，阻值3 k；滑动变阻器R3，阻值100 ，额定电流1.5 A；电源E，电动势6 V，内阻约0.5 ；开关S一个，导线若干 图7316(1)有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV.该方案实际上不可行，其最主要的原因是_；(2)请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路要求测量尽量准确，实验须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成试画出符合要求的实验电路图(图7316中电源与开关已连好)，并标出所选元件的相应字母代号； (3)由上问写出V1内阻RV的表达式，说明式中各测量量的物理意义答案：(1)电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流(2)测量电压表V1内阻RV的实验电路如图所示(3)RVU1表示V1的电压U2表示V1和R2串联的总电压7(xx年安徽六校联考)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡标有“6 V3 W”，其他可供选择的器材有：A电压表V1(量程6 V，内阻20 k)B电压表V2(量程20 V，内阻60 k)C电流表A1(量程3 A，内阻0.2 )D电流表A2(量程0.6 A，内阻1 )E滑动变阻器R1(01000 ，0.5 A)F滑动变阻器R2(020 ，2 A)G学生电源E(6 V8 V)H开关S及导线若干 图7413某同学通过实验测得小灯泡两端的电压U和通过它的电流I，绘成UI关系曲线如图7413甲所示 (1)实验中电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_；(2)在虚线框乙中画出实验所用的电路图；(3)若将该小灯泡接在电动势为6 V，内阻为4 的电源两端，则灯泡实际消耗的功率为_W.解析：(1)小灯泡的额定电压为6 V，所以电压表选A；算得小灯泡的额定电流为0.5 A，所以电流表选D；根据调节方便的原则可知滑动变阻器选F；(3)在小灯泡的UI关系曲线中，作出电源的UI图线，两图线的交点即为小灯泡的实际工作状态，坐标的乘积即为小灯泡的实际功率答案：(1)ADF(2)电路图如图所示(滑动变阻器分压法、电流表外接)(3)1.9(1.90.2均对)图75148(xx年高考安徽卷)用如图7514所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：a电流表(量程0.6 A、3 A)；b电压表(量程3 V、15 V)；c定值电阻(阻值1 、额定功率5 W)；d定值电阻(阻值10 、额定功率10 W)；e滑动变阻器(阻值范围010 、额定电流2 A)；f滑动变阻器(阻值范围0100 、额定电流1 A)，那么(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_ V，电流表的量程应选择_A；R0应选择_ 的定值电阻，R应选择阻值范围是_ 的滑动变阻器(2)引起该实验系统误差的主要原因是_答案：(1)30.61010(2)电压表的分流9(xx年高考广东理综卷)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R05 )一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图7516甲 (1)在图乙的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接(2)请完成下列主要实验步骤A检查并调节电压表指针指零，调节电阻箱，示数如图丙所示，读得电阻值是_；B将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49 V；C将开关S2_，电压表的示数是1.16 V；断开开关S1.(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_(计算结果保留两位有效数字)(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_(填“大”或“小”) 图7516解析：(1)见答案图(2)由题图丙读得电阻箱阻值为R20 ；将S1闭合S2断开，电压表示数为电源电动势E1.49 V，再将S2闭合，电压表示数为R两端电压将电压表视为理想电表，则干路电流I A0.058 A.(3)因为I，所以rR0R(520) 0.69 .(4)若考虑电压表的内阻，则S1闭合S2断开时，电压表示数为该表两端电压，小于电源电动势答案：(1)如图所示(2)A.20 C闭合(3)0.69 (4)小7-5-1810(xx年高考北京理综卷)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 ，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig0.6 A，内阻rg0.1 )和若干导线(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图7517甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来 (2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录当电阻箱的阻值R2.6 时，其对应的电流表的示数如图乙所示处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数；再制作R坐标图，如图7518所示，图中已标注出了(R，)的几个与测量对应的坐标点请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图7518上(3)在图7518上把描绘出的坐标点连成图线(4)根据图7518描绘出的图线可得出这个电池的电动势E_V，内电阻r_.解析：(1)本实验是采用电流表和电阻箱组合测定电池电动势和内阻，只需将它们串联起来即可，实物连接如图(2)如图(3)图中坐标为(1.2,2.8)的点不合理舍去，过其他的点作直线，如(2)中图(4)由EIRIr得Rr，图线的斜率等于电源电动势，在纵轴上的截距等于电源内阻的负值，由图可知E1.5 V，r0.3 .答案：(1)、(2)、(3)见解析(4)1.5(1.461.54)0.3(0.250.35)11(xx年高考安徽卷)用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a和b的位置，如图768所示若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中图768指针位置选择开关所处挡位读数a直流电流100 mA_ mA直流电压2.5 V_ Vb电阻100_ 解析：在读电压和电流时，要注意估读，而在读电阻挡时不用估读答案：23.00.5732012(xx年高考山东理综卷)在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图7612所示闭合电键后，发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E)：7-6-12(1)若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是_(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)(2)若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障先将选择开关旋至_挡(填“欧姆100”“直流电压10 V”或“直流电流2.5 mA”)，再将_(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是_、_、_.解析：(1)电流表示数为零，说明电路断路，由于电压表示数为E，说明电压表两端与电源相连，因而待测金属丝断路(2)判断电路故障问题，应利用多用电表的直流电压挡，电流应从多用电表的红表笔流入多用电表，因而红表笔应与a接线柱相连，当只有滑动变阻器断路时，黑表笔接b时，多用电表不能与电源形成闭合回路，示数为零，黑表笔接c、d时，多用电表与电源两极相连，示数为电源电动势答案：(1)待测金属丝(2)直流电压10 V红0EE7-6-913(xx年高考全国卷)如图769所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号在开关闭合后，发现小灯泡不亮现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点 (1)为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的_挡在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的_挡(2)在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明_可能有故障(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤_解析：(1)小灯泡不亮，即发生了断路故障在1、2两点接好的情况下，应当选用多用电表的电压挡，在1、2同时断开，即与电源断开的情况下，应当选用欧姆挡(2)由“外电路断开时，路端电压等于电动势”可知，5、6两点可能有故障答案：(1)电压欧姆(2)开关或连接点5、6(3)将多用电表挡位调至欧姆挡；将红、黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作；测量小灯泡的电阻，若电阻为无穷大，表明小灯泡有故障图2-2514如图2-25所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6 , R=10 ,U=160 V，电压表的读数为110 V，求：（1）通过电动机的电流是多少？（2）输入到电动机的电功率是多少？（3）在电动机中发热的功率是多少？（4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？二、带电粒子在匀强磁场中的运动1若vB，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做 运动2若vB，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做 运动1.圆心的确定(1)基本思路：过轨迹上某点作与速度方向垂直的直线和 弦的中垂线一定过圆心(2)两种情形 已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如1127甲所示，图中P为入射点，M为出射点)已知入射方向、入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图1127乙所示，P为入射点，M为出射点)2带电粒子在不同边界磁场中的运动(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图1128所示)(2)平行边界(存在临界条件，如图1129所示) (3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图11210所示)3半径的确定 用几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小4运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间由下式表示：tT(或tT)5带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法三步法关键一点(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹和边界相切(2)当速度一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在磁 场中运动的时间越长，可由tT或t(s为弧长)来计算t.(3)在同一磁场中，同一带电粒子的速率v变化时，T不变，其运动轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长1.如图11218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(q0)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OPl，OQ2l.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v0；粒子从P点运动到Q点所用的时间为t1，进入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角为，则at1 v0其中x02l，y0l，又有tan联立式，得30因为M、O、Q点在圆周上，MOQ90，所以MQ为直径从图中的几何关系可知，R2lMO6l(2)设粒子在磁场中运动的速度为v，从Q到M点运动的时间为t2，则有vt2带电粒子自P点出发到M点所用的时间t为tt1t2联立式，并代入数据得11-2-26t(1) .2(xx宁波模拟)如图11226所示，一个质量为m、电荷量为q的正离子，从A点正对着圆心O以一定的速度射入半径为R的绝缘圆筒中圆筒中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感 应强度的大小为B.若离子与圆筒内壁碰撞2次后仍从A点射出设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电荷量损失，不计粒子的重力求：(1)离子速度需要满足的条件(2)离子在磁场中运动的时间解析：(1)由于离子与圆筒内壁碰撞时无能量损失和电荷量损失，每次碰撞后离子的速度方向都沿半径方向指向圆心，并且轨迹是对称的，如图所示离子与圆筒内壁碰撞2次，则磁场边界圆弧所对的圆心角为，轨迹圆弧所对的圆心角为rRcotR由Bqvm，得v.(2)离子运动的周期为T离子每次偏转运动的圆心角为，则离子在磁场中运动的时间为t.3、（xx全国卷）如图11211，在0xa区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.在t0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y轴正方向的夹角分布在0180范围内已知沿y轴正方向发射的粒子在tt0时刻刚好从磁场边界上P(a，a)点离开磁场求：(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m；(2)此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围；(3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间思路点拨解答本题应把握以下三点：(1)所有粒子运动的轨迹半径相同(2)粒子在磁场中的运动时间与圆孤的长度成正比(3)把粒子运动的各种情形画出来进行比较分析解析(1)初速度与y轴正方向平行的粒子在磁场中的运动轨迹如图中的弧所示，其圆心为C.由题给条件可以得出OCP 此粒子飞出磁场所用的时间为t0式中T为粒子做圆周运动的周期设粒子运动速度的大小为v，半径为R，由几何关系可得Ra由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qvBmT联立式，得(2)依题意，同一时刻仍在磁场内的粒子到O点距离相同在t0时刻仍在磁场中的粒子应位于以O点为圆心、OP为半径的弧上，如图所示设此时位于P、M、N三点的粒子的初速度分别为vP、vM、vN.由对称性可知vP与OP、vM与OM、vN与ON的夹角均为/3.设vM、vN与y轴正向的夹角分别为M、N，由几何关系有M N 对于所有此时仍在磁场中的粒子，其初速度与y轴正方向所成的夹角应满足 (3)在磁场中飞行时间最长的粒子的运动轨迹应与磁场右边界相切，其轨迹如图所示由几何关系可知， 由对称性可知，从粒子发射到全部粒子飞出磁场所用的时间tm2t0. 答案(1) a(2)(3)2t04、在如图11217所示宽度范围11-2-17内，用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转角在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为(不计粒子的重力)，问： (1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？审题指导解答本题应注意把握以下三点：(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，应用运动的合成与分解求解(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，应用圆周运动规律分析(3)两段运动的连接点处的速度是求解问题的关键解析(1)设宽度为L.当只有电场存在时，带电粒子做类平抛运动水平方向上：Lv0t 竖直方向上：vyattan当只有磁场存在时，带电粒子做匀速圆周运动，如图所示，由几何关系可知sin，R联立解得B.(2)粒子在电场中运动时间t1在磁场中运动时间t2T所以.解决这类问题的关键是：确定出带电粒子运动到边界处的速度大小和方向