力与磁专题复习教学设计2

摘要：力与磁专题复习关键字：力与磁专题复习教学设计力与磁磁场是高考中的一个重点，每年总有大量的分数集中在这个地方，最重要的是，那些相对难度比较大的题，往往出在这里，大多数情况下，不会单独出磁场的大题，往往是磁场与运动学，动力学的结合，磁场与电学的结合，磁场与原子核部分的结合，甚至与化学的结合。所以，这一部分问题的难点往往不是因为基础知识点没有掌握好，而是综合能力也就是各知识点之间融会贯通的能力不足，在此就对磁场与其它知识点的综合题做一个总结。一、磁场与力、运动学的综合这种题近几年经常出现，在做这种题的时候，一定要按照做运动学动力学做题的过程来研究问题，先进行受力分析，再进行过程分析，再综合磁场中力的特点分析研究对象的各个运动状态，以达到解题的目的。1、与直线运动相结合如图所示，带电量为-q，质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面上由静止下滑，匀强磁场垂直纸面向里，磁感强度为B，则小球在斜面上滑行的最大距离为多少？最大速度是多大？2、与圆运动相结合与圆运动相结合是磁场部分最重要的应用之一，回旋加速器、质谱仪、磁偏技术等实际应用都是利用了带电粒子在磁场中的圆周运动的规律。在解此类问题时，主要抓住几个关键步骤：画轨迹，定圆心，找半径；圆心角定时间。通过几何和物理两种方式列出相关半径的方程，解出题中相关的物理量。例1：（2022年全国高考卷Ⅰ）两屏幕荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别去垂直于两屏交线的直线为x和y轴，交点O为原点，如图所示。在y>0，0<x<a的区域有垂直于纸面向内的匀强磁场，在y>0，x>a的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B。在O点出有一小孔，一束质量为m、带电量为q（q>0）的粒子沿x周经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧光屏发亮。入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值。已知速度最大的粒子在0<x<a的区域中运动的时间与在x>a的区域中运动的时间之比为2︰5，在磁场中运动的总时间为7T/12，其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）。解：对于y轴上的光屏亮线范围的临界件如图1所示：带电粒子的轨迹和x=a相切，此时r=a，y轴上的最高点为y=2r=2a；对于x轴上光屏亮线范围的临界条件如图2所示：左边界的极限情况还是和x=a相切，此刻，带电粒子在右边的轨迹是个圆，由几何知识得到在x轴上的坐标为x=2a;速度最大的粒子是如图2中的实线，又两段圆弧组成，圆心分别是c和c’由对称性得到c’在x轴上，设在左右两部分磁场中运动时间分别为t1和t2,满足解得由数学关系得到：代入数据得到：所以在x轴上的范围是点评：本题是比较典型的磁场中圆运动问题，但所涉及的考查点物理过程的分析，临界值的选取，范围的讨论，着重考查数学方法中的几何作图在物理中的应用，这也是带电粒子在磁场中运动的解题重要方法。例2（2022年全国理综，20分）电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？解析：电子在磁场中沿圆弧ab运动，圆心为C，半径为R。以v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电量，则eU＝mv2①eVB＝②又有tg＝③由以上各式解得B＝④点评：此题的关注点，除了带电粒子在磁场中的运动外，就是在解题过程中对磁场区域半径和轨迹半径的区分。就此体现了圆运动的解题特点。二、磁场与能量的综合前面所述磁场与运动学动力学的综合，是用运动学动力学解题的方法去研究的，换言之，也就是分析磁场中物体运动过程，受力情况等等，而研究磁场与能量的综合，要用的就是能量解题的思想。例:有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高度H处自由下落，如图所示，其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始减速运动，直到其上边cd刚好穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，线框在穿越匀强磁场过程中产生的电热是（）A．2mgLB．2mgL+mgHC．D．答案：C线圈在穿越磁场过程中，由动能定理而，例：如图所示，水平向右的匀强电场，垂直纸面向里的匀强磁场质量带正电的小物块，从点沿绝缘粗糙的竖直档板无初速滑下，滑行到点时离开档板做曲线运动，在点时小物块瞬时受力平衡，此时速度与水平方向成，若与的高度差为，求（1）沿档板下滑过程中摩擦力所做的功，（2）与的水平距离。解析：（1）在物体从M到N的运动过程中，由于洛仑兹力的存在使物体与挡板之间正压力发生变化，所以不能直接用来求摩擦力做功，只能通过能量观点来解决。从M到N由动能定理：①又因为在N点与档板分离，所以档板对物体弹力为零：②由①②两式得：（2）从N到P这段过程是一段不规则的曲线，想要求解水平位移就必须从能量角度入手了。设到N点水平距离为S竖直距离为h,则从N到P由动能定理：③在P点时受力平衡，则受力分析如图：所以，④由②③④得：S＝0.6m总结：在磁场中，通过电流的导体杆受到安培力做正功是把电能转化为其它能（动能，势能，摩擦生热等等）。通过感应电流