高中物理 第3章 磁场章末小结课件 新人教版选修31.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 1 磁场 第三章 章末小结 第三章 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 北京市朝阳区2014 2015学年高二下学期期末 电磁炮有很多优点 备受各国军事家的重视 如图是导轨式电磁炮实验装置的示意图 两根平行长直金属导轨沿水平方向固定 其间安放金属滑块 即实验用弹丸 滑块可沿导轨无摩擦滑行 且始终与导轨保持良好接触 电源提供的强大电流从一根导轨流入 经过滑块 再从另一导轨流回电源 滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射 在发射过程中 滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场 方向垂直于纸面 其强度与电流的关系为b ki 如果两导轨内侧间距为l 滑块的质量为m 滑块沿导轨滑行距离s后获得的发射速度为v0 以下说法中正确的是 a 若使电流和磁感应强度的方向同时反向 滑块的发射方向也将随之反向b 若将电源提供的电流加倍 则滑块沿导轨滑行距离s后获得的发射速度为2vc 若使电源提供的电流加倍 则滑块沿导轨滑行距离s后获得的发射速度为4vd 若使滑块的质量加倍 则滑块沿导轨滑行距离s后获得的发射速度为0 5v 答案 b 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 如图所示 圆锥体顶角为120 质量为m 1kg 带电荷量为q 1c的带电小球被长度为l 1m的轻细线系于圆锥体顶部 整个装置处在方向竖直向下 磁感应强度为b 1t的匀强磁场中 取g 10m s2 欲使小球刚好不离开锥面 小球转动的角速度可能为 a 0 866rad sb 1rad sc 4rad sd 5rad s 答案 cd点评 此题疑难点在于 恰好离开锥面的条件 小球转动方向如何影响向心力 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 三种场的比较 四 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 求解带电粒子在复合场中的运动问题的一般步骤是 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 小球第1s末的速度 2 小球在前2s内的位移 3 第6s内小球离开斜面的最大距离 点评 本题属于典型的带电粒子在复合场中的运动问题 正确分析带电粒子在各个时间段内的受力 得出粒子在偶数秒内做匀速圆周运动是解题的关键 1 本章知识在高考中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 2015 全国卷 19 有两个匀强磁场区域 和 中的磁感应强度是 中的k倍 两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动 与 中运动的电子相比 中的电子 a 运动轨迹的半径是 中的k倍b 加速度的大小是 中的k倍c 做圆周运动的周期是 中的k倍d 做圆周运动的角速度与 中的相等 答案 ac 2015 四川理综 7 如图所示 s处有一电子源 可向纸面内任意方向发射电子 平板mn垂直于纸面 在纸面内的长度l 9 1cm 中点o与s间的距离d 4 55cm mn与so直线的夹角为 板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场 磁感应强度b 2 0 10 4t 电子质量m 9 1 10 31kg 电量e 1 6 10 19c 不计电子重力 电子源发射速度v 1 6 106m s的一个电子 该电子打在板上可能位置的区域的长度为l 则 a 90 时 l 9 1cmb 60 时 l 9 1cmc 45 时 l 4 55cmd 30 时 l 4 55cm 答案 ad 一 选择题 1题为单选题 2题为多选题 1 2015 全国卷 14 两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同 方向平行 一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子 不计重力 从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后 粒子的 a 轨道半径减小 角速度增大b 轨道半径减小 角速度减小c 轨道半径增大 角速度增大d 轨道半径增大 角速度减小答案 d 2 2015 全国卷 18 指南针是我国古代四大发明之一 关于指南针 下列说法正确的是 a 指南针可以仅具有一个磁极b 指南针能够指向南北 说明地球具有磁场c 指南针的指向会受到附近铁块的干扰d 在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线 导线通电时指南针不偏转答案 bc 解析 指南针不可以仅具有一个磁极 故a错误 指南针能够指向南北 说明地球具有磁场 故b正确 当附近的铁块磁化时 指南针的指向会受到附近铁块的干扰 故c正确 根据安培定则 在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线 导线通电时会产生磁场 指南针会偏转 故d错误 二 非选择题3 2015 全国卷 24 如图 一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中 磁场的磁感应强度大小为0 1t 方向垂直于纸面向里