高三物理二轮复习 专题三 电场和磁场 第2讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动课件.ppt

核心专题突破 第一部分 第2讲磁场及带电粒子在磁场中的运动 专题三电场和磁场 栏目导航 题型一对磁场性质的理解和应用 命题规律高考对该热点考查一般为选择题 命题规律是 1 磁场的产生及磁感应强度的叠加 2 安培定则和右手定则的应用 方法点拨磁场的叠加类问题的分析方法 1 根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向 2 磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向 3 磁感应强度是矢量 多个通电导体产生的磁场叠加时 合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和 bc 突破点拨 1 判断每一直线电流在另外两电流所在处的磁场方向 2 根据磁场叠加原理分析l1 l2 l3所在处的合磁场方向和大小 3 由左手定则判断l1和l3受到的磁场力方向 由f bil分析l1 l2 l3单位长度所受磁场力大小之比 解析由安培定则可判断出l2在l1处产生的磁场 b21 方向垂直l1和l2的连线竖直向上 l3在l1处产生的磁场 b31 方向垂直l1和l3的连线指向右下方 根据磁场叠加原理 l3和l2在l1处产生的合磁场 b合1 方向如图甲所示 根据左手定则可判断出l1所受磁场作用力的方向与l2和l3的连线平行 选项a错误 同理 如图乙所示 可判断出l3所受磁场 b合3 作用力的方向 竖直向上 与l1 l2所在的平面垂直 选项b正确 同理 如图丙所示 设一根长直导线在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为b 根据几何知识可知 b合1 b b合2 b b合3 b 由安培力公式可知 l1 l2和l3单位长度所受的磁场作用力大小与该处的磁感应强度大小成正比 所以l1 l2和l3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1 1 选项c正确 d错误 变式考法 上题中若l1中电流i在三角形几何中心o点产生磁感应强度大小为b0 则l1 l2和l3中电流在o点的合磁场的磁感应强度多大 解析根据安培定则判断三电流在o点磁场方向 磁感应强度大小均为b0 再由矢量合成知o点的磁场的磁感应强度b 2b0 答案2b0 2 2017 全国卷 如图 在磁感应强度大小为b0的匀强磁场中 两长直导线p和q垂直于纸面固定放置 两者之间的距离为l 两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流i时 纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零 如果让p中的电流反向而其他条件不变 则a点处磁感应强度的大小为 c d 磁场特性 1 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量 决定于磁场本身 与试探电荷无关 其叠加遵循平行四边形定则 2 判断电流产生的磁场方向或判断产生磁场的电流方向用右手定则 3 判断安培力 洛伦兹力的方向用左手定则 但要注意电荷的正负 题型二磁场对电流的作用 命题规律磁场对电流的作用是近几年高考的热点之一 命题规律主要集中在以下两点 1 安培力的大小计算和方向判断 安培力作用下的平衡和运动 2 与电磁感应相结合 考查力电知识的综合应用 方法点拨解决磁场中导体运动问题的一般思路 1 正确地对导体棒进行受力分析 应特别注意通电导体棒受到的安培力的方向 安培力与导体棒和磁感应强度组成的平面垂直 2 画出辅助图 如导轨 斜面等 并标明辅助方向 磁感应强度b 电流i的方向 3 选择观察方向 将立体的受力分析图转化为平面受力分析图 即画出与导体棒垂直的平面内的受力分析图 1 2017 福建泉州模拟 如图所示 两平行金属导轨间的距离l 0 40m 金属导轨所在的平面与水平面夹角 37 在导轨所在平面内 分布着磁感应强度b 0 50t 方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场 金属导轨的一端接有电动势e 4 5v 内阻r 0 50 的直流电源 现把一个质量m 0 040kg的导体棒ab放在金属导轨上 导体棒恰好静止 导体棒与金属导轨垂直且接触良好 导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻r0 2 5 金属导轨电阻不计 g取10m s2 已知sin37 0 60 cos37 0 80 求 1 通过导体棒的电流i 2 导体棒受到的安培力f安的大小 3 导体棒受到的摩擦力ff 突破点拨将立体图转化为平面图 受力分析时弄清各力大小和方向的关系 3 导体棒受力如图所示 将重力沿平行于导轨平面方向分解 有f1 mgsin37 0 24n f1 f安 导体棒静止 根据平衡条件得mgsin37 ff f安解得ff 0 06n 方向沿导轨平面向下 答案 1 1 5a 方向由b指向a 2 0 30n 3 0 06n 方向沿导轨平面向下 变式考法 在上述题1中 仅将磁场方向变为竖直向上 导体棒仍静止 求导体棒受到的摩擦力 解析导体棒所受安培力大小fb bil 0 3n方向水平向右 对导体列平衡方程有ff mgsin bilcos 0所以导体所受静摩擦力为0 答案0 2 2017 全国卷 多选 某同学自制的简易电动机示意图如图所示 矩形线圈由一根漆包线绕制而成 漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出 并作为线圈的转轴 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 ad a 左 右转轴下侧的绝缘漆都刮掉b 左 右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉c 左转轴上侧的绝缘漆刮掉 右转轴下侧的绝缘漆都刮掉d 左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 右转轴下侧的绝缘漆刮掉 解析如果将左 右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 则线圈在安培力作用下转动起来 每转一周安培力驱动一次 可保证线圈不断地转动 a项正确 如果左 右转轴上下侧的绝缘漆均刮掉 不能保证线圈持续转动下去 b项错误 如果仅左转轴的上侧绝缘漆刮掉 右转轴的下侧绝缘漆刮掉 则线圈中不可能有电流 因此线圈不可能转动 c项错误 如果左转轴上下侧的绝缘漆均刮掉 右转轴仅下侧的绝缘漆刮掉效果与a项相同 因此d项正确 3 2017 陕西西安模拟 多选 如图甲所示 两根光滑 电阻可以忽略不计的平行导轨水平放置 间距为l 其间有竖直向下的匀强磁场 磁感应强度大小为b 垂直于平行导轨放置一根电阻为r的匀质金属棒 从t 0时刻起 释放金属棒且通入如图乙所示的电流 图甲中电流所示方向为电流正方向 金属棒在安培力作用下水平向右运动 则下列说法正确的是 ac 安培力作用下的平衡与运动问题的求解 题型三带电粒子在匀强磁场中的运动 命题规律带电粒子在磁场中的运动是历年高考的热点 近几年高考难度略有降低 题型有选择题 也有计算题 命题特点是 1 考察磁场的性质 洛伦兹力的特点及圆周运动的周期性等问题 2 结合圆周运动规律 几何知识 综合考查应用数学知识处理物理问题的能力 方法点拨一般解题思路 1 2017 湖北武汉调考 多选 如图所示 在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场 其边界过原点o和y轴上的点a 0 l 一质量为m 电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场 并从x轴上的b点射出磁场 此时速度方向与x轴正方向的夹角为60 下列说法中正确的是 bd 突破点拨 1 电子以初速度v0平行x轴正方向射入磁场 并从x轴上的b点射出磁场 此时速度方向与x轴方向的夹角为60 则可明确电子在磁场运动的弧ab所对的圆心角 2 明确磁场区域的圆心跟弦oa和ob的关系 变式考法 在上述题1中 匀强磁场区域的磁感应强度多大 c 3 2017 河北石家庄二中模拟 多选 如图所示 s处有一粒子源 可向纸面内任意方向不断地均匀发射质量为m 6 4 10 27kg 带电荷量q 3 2 10 19c 速度大小v 1 0 106m s的带电粒子 有一垂直纸面的感光板 其在纸面内的长度为0 4m 中点o与s连线垂直板 os距离为0 2m 板下表面和上表面被粒子击中会把粒子吸收 整个平面充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场 图中未画出 磁感应强度为b 0 1t 不考虑粒子间的相互作用 则 ad 带电粒子在匀强磁场中的 四点 六线 三角 1 四点 入射点b 出射点c 轨迹圆心a 入射速度直线与出射速度直线的交点o 2 六线 圆弧两端点所在的轨迹半径r 入射速度直线和出射速度直线ob oc 入射点与出射点的连线bc 圆心与两条速度直线交点的连线ao 3 三角 速度偏转角 cod 圆心角 bac 回旋角 弦切角 obc 其中偏转角等于圆心角 带电粒子在有界磁场中的临界和极值问题 预测 如图所示 空间存在一个半径为r0的圆形