物理实用课件选修31浙江专用第三章磁场章末总结.pptx

章末总结,第三章磁场,内容索引,知识网络梳理知识构建网络,重点探究启迪思维探究重点,知识网络,磁场,概念,产生：由产生，存在于磁体或通电导体周围的一种特殊物质,性质：对处在磁场中的电荷(或)有力的作用,形象描述：磁感线,磁感应强度,定量描述,磁通量：=(BS),通电导体,BS,描述,磁体磁场,电流磁场安培定则(手螺旋定则),外部：NS,内部：SN,意义：表征磁场性质的物理量,定义式：B=(BL),方向：小磁针静止时极所指的方向,运动电荷,运动,_,N,右,特例：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做运动：qvB=m，r=，T=,大小：F=ILBsin,为与的夹角,L为长度,方向：由手定则判断,大小：F=qvBsin,为与的夹角,v,B,左,作用,安培力,洛伦兹力,有效,方向：由手定则判断,特点：洛伦兹力(填“做功”或“不做功”),应用：质谱仪、回旋加速器,磁场,I,左,B,不做功,匀速圆周,重点探究,通电导体在安培力的作用下可能处于静止状态，也可能处于运动状态.对导体进行正确的受力分析，是解决该类问题的关键.分析的一般步骤是：(1)明确研究对象，这里的研究对象一般是通电导体.(2)正确进行受力分析并画出导体的受力分析图，必要时画出侧视图、俯视图等.(3)根据受力分析确定通电导体所处的状态或运动过程.(4)运用平衡条件或动力学知识列式求解.,一、安培力与力学知识的综合应用,例1(20172018学年嵊州中学高二(上)期末)如图1所示，两条间距为d，表面光滑的平行金属导轨M、N，导轨平面与水平面的倾角为，导轨的一端有一电池组与M、N相连，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，现将一质量为m的水平金属棒PQ与轨道垂直地置于导轨上，这时两导轨与金属棒在回路中的总电阻为R，PQ棒刚好处于静止状态，设电池组的内阻为r，试计算电池组的电动势E，并标明极性.(重力加速度为g),答案,解析,图1,解析金属棒受mg、FN和F安作用处于静止状态，依平衡条件，可知F安方向必水平向右，如图甲所示，根据左手定则可知金属棒中电流流向是P流向Q，正负极如图乙所示.,对金属棒依平衡条件得：FNsinF安，FNcosmg又F安BId根据闭合电路欧姆定律得，EI(Rr),二、“电偏转”与“磁偏转”的区别,例2如图2所示，在虚线所示的宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使以初速度v0垂直于电场入射的某种正离子(重力不计)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，使该离子穿过磁场区域的偏转角度也为，则匀强磁场的磁感应强度大小为多少？,答案,解析,图2,解析设电场区域的宽度为d，带电离子在电场中做类平抛运动.,垂直电场方向dv0t,离子在磁场中做匀速圆周运动，,借助半径R和速度v(或磁场B)之间的约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点，然后利用数学方法求解极值.注意：(1)刚好不穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切.(2)当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长.(3)当速率v变化时，圆心角越大，运动时间越长.,三、带电粒子在磁场中运动的临界极值问题,例3如图3所示，abcd是一个边长为L的正方形，它是磁感应强度为B的匀强磁场横截面的边界线.一带正电粒子从ad边的中点O与ad边成30角且垂直于磁场方向射入.若该带电粒子所带电荷量为q、质量为m(重力不计)，则该带电粒子在磁场中飞行时间最长是多少？若要带电粒子飞行时间最长，带电粒子的速度必须符合什么条件？,答案,解析,图3,解析从题设的条件中，可知带电粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，粒子带正电，由左手定则可知它将向ab方向偏转，带电粒子可能的轨迹如图所示(磁场方向没有画出)，,由图可以发现带电粒子从入射边进入，又从入射边飞出时，其轨迹所对的圆心角最大，那么，带电粒子从ad边飞出的轨迹中，与ab相切的轨迹半径也就是它所有可能轨迹半径中的临界半径r0：当rr0时，在磁场中运动的时间是变化的，当rr0时，在磁场中运动的时间是相同的，也是在磁场中运动时间最长的.,1.带电粒子在组合场中的运动要依据粒子运动过程的先后顺序和受力特点辨别清楚在电场中做什么运动，在磁场中做什么运动.2.带电粒子在叠加场中的运动(1)当带电粒子(带电体)在叠加场中做匀速运动时，根据平衡条件列方程求解.(2)当带电粒子(带电体)在叠加场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程求解.(3)当带电粒子(带电体)在叠加场中做非匀变速曲线运动时，常选用动能定理或能量守恒定律列方程求解.,四、带电粒子在组合场或叠加场中的运动,例4(2015浙江10月选考23)如图4是水平放置的小型粒子加速器的原理示意图，区域和存在方向垂直纸面向里的匀强磁场B1和B2，长L1.0m的区域存在场强大小E5.0104V/m、方向水平向右的匀强电场.区域中间上方有一离子源S，水平向左发射动能Ek04.0104eV的氘核，氘核最终从区域下方的P点水平射出.S、P两点间的高度差h0.1m.(氘核质量m3.341027kg、电荷量q1.601019C，,图4,(1)求氘核经过两次加速后从P点射出的动能Ek2；,答案,解析,答案2.241014J,解析由动能定理WEk2Ek0电场力做功WqE2L得Ek2Ek0qE2L1.4105eV2.241014J,答案,解析,解析氘核运动轨迹如图所示,(2)若B11.0T，要使氘核经过两次加速后从P点射出，求区域的最小宽度d；,答案0.06m,故dR20.06m,答案,解析,解析由图中几何关系可知2R2h(2R12R0)得R10.05m,(3)若B11.0T，要使氘核经过两次加速后从P点射出，求区域的磁感应强度B2.,答案1.2T,例5如图5所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电荷的小球，从y轴上的A点水平向右抛出.经x轴上的M点进入电场和磁场区域，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小和方向；,答案,解析,图5,解析小球在电场、磁场区域中恰能做匀速圆周运动，其所受电场力与重力平衡，有qEmg,重力的方向是竖直向下，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上.,(2)小球从A点抛出