2019春高中物理 第3章 磁场章末小结课件 新人教版选修3-1.ppt

第三章 磁场 章末小结 知识结构 磁场 磁场 规律方法 一 有关安培力问题的分析与计算安培力是一种性质力 既可以使通电导体静止 运动或转动 又可以对通电导体做功 因此 有关安培力问题的分析与计算的基本思路和方法与力学问题一样 先取研究对象进行受力分析 判断通电导体的运动情况 然后根据题目中的条件由牛顿定律或动能定理等规律求解 具体求解应从以下几个方面着手分析 1 安培力的大小当通电导体与磁场方向垂直时 F ILB 当通电导体与磁场方向平行时 F 0 当通电导体和磁场方向的夹角为 时 F ILBsin 2 安培力的方向由左手定则判断 安培力垂直于磁场的方向 也垂直于导线的方向 即安培力垂直于磁场和导线所决定的平面 但磁场与导线可以不垂直 3 解决安培力问题的一般步骤先画出通电导线所在处的磁感线的方向 用左手定则确定通电导线所受安培力的方向 根据受力分析确定通电导体所处的状态或运动过程 根据牛顿运动定律或动能定理求解 二 有关洛伦兹力的多解问题要充分考虑带电粒子的电性 磁场方向 轨迹及临界条件的多种可能性 画出其运动轨迹 分阶段 分层次地求解 常见的多解问题有以下几种 1 带电粒子电性不确定造成多解受洛伦兹力作用的带电粒子 可能带正电 也可能带负电 在相同的初速度的条件下 正负粒子在磁场中运动轨迹不同 形成多解 如图甲所示 带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场 如带正电 其轨迹为a 如带负电 其轨迹为b 2 磁场方向不确定形成多解有些题目只告诉了磁感应强度大小 而未具体指出磁感应强度方向 此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成的多解 如图乙所示 带正电粒子以速率v垂直进入匀强磁场 如B垂直纸面向里 其轨迹为a 如B垂直纸面向外 其轨迹为b 3 临界状态不惟一形成多解带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时 由于粒子运动轨迹是圆弧状 因此 它可能穿过去了 也可能转过180 从入射界面这边反向飞出 如图丙所示 于是形成了多解 4 运动的往复性形成多解带电粒子在部分是电场 部分是磁场的空间运动时 运动往往具有往复性 从而形成多解 如图丁所示 AC 三 带电粒子在复合场中的运动复合场是指电场 磁场和重力场并存 或其中某两种场并存的场 或场分区域存在 1 三种场的比较 2 带电粒子在复合场中的运动分类 1 静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时 将处于静止状态或做匀速直线运动 2 匀速圆周运动在三场并存的区域中 当带电粒子所受的重力与电场力大小相等 方向相反时 带电粒子在洛伦兹力的作用下 在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 3 较复杂的曲线运动当带电粒子所受的合外力的大小和方向均变化 且与初速度方向不在同一条直线上 粒子做非匀变速曲线运动 这时粒子的运动轨迹既不是圆弧 也不是抛物线 4 分阶段运动带电粒子可能依次通过几种不同情况的复合场区域 其运动情况随区域发生变化 其运动过程由几种不同的运动阶段组成 注意 研究带电粒子在复合场中的运动时 首先要明确各种不同力的性质和特点 其次要正确地画出其运动轨迹 再选择恰当的规律求解 一般情况下 电子 质子 粒子等微观粒子在复合场中所受的重力远小于电场力 磁场力 因而重力可以忽略 如果有具体数据 可以通过比较来确定是否考虑重力 在有些情况下需要由题设条件来确定是否考虑重力 3 求解带电粒子在复合场中的运动问题的一般步骤 1 选带电粒子为研究对象 2 对带电粒子进行受力分析 3 依据受力情况判定带电粒子的运动形式 4 分析运动过程并结合力学规律列方程或画图象 然后求解 1 油滴在第三象限运动时受到的重力 电场力 洛伦兹力三力的大小之比 并指出油滴带何种电荷 2 油滴在P点得到的初速度大小 3 油滴在第一象限运动的时间 触及高考 1 本章知识是高考的热点 主要考查磁场的基本概念 安培力和洛伦兹力的判断和应用 侧重于带电粒子在磁场中的匀速圆周运动 带电粒子在复合场中运动等问题 多以选择题和综合计算题的形式出现 2 带电粒子在复合场中的运动是高考的重点之一 能综合考查重力 电场力 磁场力的分析 各种力做功 能量转化的关系 圆周运动 动力学知识 以及考生的分析和综合应用能力 覆盖考点较多 是历年高考的一个命题热点 难度较大 在学习中我们要加倍努力 一 考题探析 C 解析 1 粒子运动的轨迹如图 a 所示 粒子在电场中的轨迹为抛物线 在磁场中为圆弧 上下对称 图 a 图 b 二 临场练兵 C 解析 由 梦溪笔谈 中的记载和题中磁感线分布示意图可知 地球内部也存在磁场 地磁南极在地理北极附近 地理南 北极与地磁场的南 北极不重合 在两极附近地球表面的地磁场方向不与地面平行 C项错误 A B项正确 射向地球赤道的带电宇宙射线粒子与地磁场的磁感线不平行 故受洛伦兹力的作用 D项正确 BC C 4 2018 全国卷 24 如图 从离子源产生的甲 乙两种离子 由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动 自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场 磁场方向垂直于纸面向里 磁场左边界竖直 已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1 并在磁场边界的N点射出 乙种离子在MN的中点射出 MN长为l 不计重力影响和离子间的相互作用 求 1 磁场的磁感应强度大小 2 甲 乙两种离子的比荷之比 5 2017 天津卷 11 平面直角坐标系xOy中 第 象限存在垂直于平面向里的匀强磁场 第 象限存在沿y轴负方向的匀强电场 如图所示 一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动 Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍 粒子从坐标原点O离开电场进入磁场 最终从x轴上的P点射出磁场 P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等 不计粒子重力 问 1 粒子到达O点时速度的大小和方向 2 电场强度和磁感应强度的大小之比