（山东专用）2020版高考物理一轮复习第11章磁场课件.pptx

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1、第11章 磁场,考点32 磁场对电流的作用,考点31 磁场 磁感应强度 磁通量,考点33 磁场对运动电荷的作用,专题10 洛伦兹力在现代科技中的应用问题,专题11 带电粒子在复合场中的运动,专题12 带电粒子在磁场中的临界和多解问题,考点31 磁场 磁感应强度 磁通量,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法1 对BF/(IL) 的理解方法2 磁感应强度的矢量性 考法例析 成就能力考法1 磁场的本质与分布考法2 磁通量的计算考法3 磁感应强度的矢量性及安培定则的应用,必备知识 全面把握,1磁场及地磁场 (1)定义：磁体或电流周围空间存在的一种特殊物质，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电

2、导体与通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生的 磁场与电场一样，都是场物质，都是真实存在的 (2)磁场的基本性质：对放入其中的磁体、通电导体或运动电荷有力的作用 (3)磁场的产生 永磁体周围存在磁场；通电导体周围存在磁场 ； 运动电荷的周围存在磁场 (4)磁感线 定义：在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都 跟该点的磁场方向相同，这样的曲线称为磁感线,电流的磁效应,常见磁场的磁场线分布：特点：a.磁感线在磁体的外部是从北极 (N极)出来，进入南极(S极)，在磁体的内 部则是由南极回到北极，形成闭合的曲线 b磁感线的疏密程度表示磁场的 磁感线密集的地方磁场 ，稀疏的地方磁场 c磁

3、感线上每一点的切线方向为该点的 d磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的一组有方向的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线 e磁感线在空间不相交、不相切、也不中断 f没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场存在，通过磁场中的任一点总能而且只能画出一条磁感线,磁场方向,(5)地磁场 定义：地球是一个巨大的磁体，周围空间存在的磁场叫地磁场地球磁极的北极在地理的南极附近，地球磁极的南极在地理的北极附近 不但地球具有磁场，宇宙中的其他天体也有磁场 特点：如图所示，地球周围的磁场与条形磁铁周围的磁场分布的情况相似两极磁性最强，中间磁性最弱在地磁场北极、南极附近，磁场方向是竖直方向的，而在赤道附近磁场方向是水

4、平的磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不完全重合，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个夹角，叫地磁偏角，简称磁偏角,(6)几种常见的磁场 安培定则：用来判定电流磁场方向的一种方法(也叫右手螺旋定则) 直线电流的磁场：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向，即磁场的环绕方向，如图所示,通电螺线管的磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的 四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方 向就是螺线管中心轴线上的磁感线的方向(大拇指指向 螺线管北极)如图所示环形电流的磁场：可视为单匝螺线管，判定方法与 螺线管相同,(7)安培分子电流假说 电流是由大

5、量的自由电荷做定向移动而形成的，所以可以理解为电流周围的磁场是由电荷的运动产生的 分子电流假说：法国学者安培根据条形磁铁和通电螺线管外部磁场的相似提出了他的假说，即安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极当物体内那些微小磁体，即分子电流的取向杂乱无章时，该物体周围便没有产生磁场；当物体内那些微小磁体，即分子电流的取向大致相同时，该物体周围便产生了磁场所以磁体周围的磁场和电流的磁场一样，也是因电荷的运动而产生的 安培分子电流假说可以解释以下磁现象：磁体周围磁场的产生原因、磁化现象、磁体的消磁等,2磁感

6、应强度 (1)物理意义：用来描述磁场 和 的物理量用符号B表示 (2)大小：当一段通电直导线垂直磁场方向放置时，其所受磁场力F与导线的长度L和电流I的乘积的比值即为该处的磁感应强度的大小，即：B . 单位：特斯拉(简称特，用字母T表示) 方向：小磁针静止时 极所指的方向为该点的磁感应强度的方 向 (3)矢量性：磁感应强度是矢量，其方向就是磁场方向，即小磁针静止时 极所指的方向，其合成遵循 定则,F/IL,N,3磁通量 (1)定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，简称磁通用字母表示定义式： . 在公式B/S中应该注意B

7、一定与S垂直，如果不垂直，则S必须是垂直于B的投影面积， .式中为面积S与磁感应强度B之间的夹角，此式只适用于 单位：韦伯，简称韦，符号为Wb. 特点：磁通量是标量，有正、负之分 (2)磁通密度：垂直于磁场方向单位面积内的磁通量叫磁通密度它反映了磁感应强度的 ，在数值上等于 ，即,BS,核心方法 重点突破,方法1 磁场方向的判定江苏连云港2018模拟如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针均发生转动，以下说法正确的是( )Aa、b、c的N极都向纸面内转 Bb的N极向纸面外转，而a、c的N极向纸面内转 Cb、c的N极都向纸面内转，而a的N极向纸面外转 Db

8、的N极向纸面内转，而a、c的N极向纸面外转,例1,【解析】 由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，环上等效电流的方向沿逆时针方向，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以b的N极向纸面外转，a、c的N极向纸面内转B正确【答案】B,例1,方法2 磁感应强度的矢量性如图所示，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流；a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为、l和3l.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是( ) Aa处的磁感应强度大小比c处的大 Bb、c两处的

9、磁感应强度大小相等 Ca、c两处的磁感应强度方向相同 Db处的磁感应强度为零,例2,【解析】 对于通电直导线产生的磁场，根据其产生磁场的特点及安培定则，可知两导线在c处产生的磁感应强度不为零，在b处产生的磁感应强度等大反向，合磁感应强度为零，B错误，D正确；两导线在a、c处产生的磁场都是同向叠加的，但合磁感应强度方向相反，C错误；由于两导线中电流大小相等，a离导线近，a处的合磁感应强度比c处的大，A正确【答案】AD,例2,方法例析 成就能力,考法1 磁通量的计算江苏物理20171，3分如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r，圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁

10、通量之比为( )A11 B12 C14 D41,例1,【解析】 根据磁通量的定义，当B垂直于S时，穿过线圈的磁通量为BS，其中S为有磁感线穿过区域的面积，所以穿过a、b两线圈的磁通量相等，所以A正确，B、C、D错误【答案】A,例1,考法2 磁感应强度的矢量性及安培定则的应用课标全国201718，6分如图，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.在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、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为( )A0 B.B0 C. B0 D2B0,例

11、3,【解析】 设导线P在a点处产生的磁感应强度为B，由于a点处的磁感应强度为零，故导线P、Q在a点处产生的合磁感应强度与B0等大反向如图甲所示，由几何关系得，导线P、Q在a点处产生的合磁感应强度B02Bcos 30，方向水平向右若P中的电流反向、其他条件不变，如图乙所示，由几何关系得，P、Q导线在a点处产生的磁感应强度变为B，方向竖直向上，则a点处磁感应强度的大小为 ，故选项C正确【答案】C,例3,考点32 磁场对电流的作用,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法3 安培力方向的判定方法4 安培力大小的计算 方法例析 成就能力考法4 通电导体或线圈在安培力作用下的转动考法5 通电导体在安培

12、力作用下的综合问题,必备知识 全面把握,1磁场对电流的作用 (1)安培力的概念：通电导线在磁场中受的力称为安培力 (2)安培力的大小 当B、I、L 时，FBIL. 若B与I夹角为时，将B沿垂直I和平行I的方向正交分解，取垂直分量，可得F .注意：是磁感应强度的方向与导线方向的夹角当0或180，即磁感应强度的方向与导线方向平行时，F . 公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场,两两垂直,BILsin ,0,必备知识 全面把握,(3)安培力的方向 左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指 指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线

13、在磁场中所受安培力的方向,2安培力做功与能量转化的关系,(1)安培力做功的特点：与路径有关这一点跟重力和电场力做功的特点是不同的，而与 力做功相似 (2)安培力做功的实质：把电能转化为 ,其他形式的能,静摩擦,核心方法 重点突破,方法3 安培力方向的判定海南物理20168，3分(多选)如图(a)所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示在图(b)中( ) A当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里 B当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外

14、 C当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里 D当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外,例1,【解析】 把线圈看成由一小段一小段的直导线连接而成，当电流沿顺时针方向时，根据左手定则可知，每一小段直导线受到的安培力都是垂直于纸面向外的，则线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，故A错误，B正确；把线圈看成由一小段一小段的直导线连接而成，当电流沿逆时针方向时，根据左手定则可知，每一小段直导线受到的安培力都是垂直于纸面向里的，则线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，故C正确，D错误【答案】BC,例1,方法4 安培力大小的计算安徽太和一中2018模拟如图，闭合圆环由一段粗细

15、均匀的电阻丝构成，圆环半径为L，圆心为O，P、Q在圆环上，POQ90，圆环处在垂直于圆面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.两根导线的一端分别连接P、Q两点，另一端分别与直流电源正负极相连，已知圆环的电阻为4r，电源的电动势为E，内阻为，则圆环受到的安培力的大小为( ),例2,【解析】【答案】D,例2,方法例析 成就能力,考法3 通电导体或线圈在安培力作用下平衡或运动江苏扬州2018检测一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则关于导线ab受磁场力后的运动情况，下列说法正确的是( ) A从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B从上向

16、下看顺时针转动并远离螺线管 C从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D从上向下看逆时针转动并靠近螺线管,例1,【解析】 由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向，导线等效为Oa、Ob两电流元，由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向，Oa向纸面外，Ob向纸面里，所以从上向下看导线逆时针转动，当转过90时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下，即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管，D正确【答案】D,例1,考法4 通电导体在安培力作用下的综合问题 1安培力与电路知识的综合课标全国201524，12分如图，一长为10 cm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.

17、1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量,例2,【解析】 依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下 开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kl1mg 式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小

18、 开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL 式中，I是回路电流，L是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF 由欧姆定律有EIR 式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻 联立各式并代入题给数据得m0.01 kg 【答案】安培力的方向竖直向下 0.01 kg,例2,2安培力与科技的综合重庆理综20157，16分音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计

19、线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向 (2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率,例4,【解析】 (1)由对称性可知，线圈前后两边受安培力等大反向，合力为零，所以线圈所受合力为右边受的安培力，匝数为n，所以FnBIL，由左手定则可得方向水平向右 (2)由(1)得FnBIL，由PFv得安培力的功率PnBILv.【答案】(1)nBIL，方向水平向右 (2)nBILv,例4,3安培力与做功、动能定理的综合云南昭通2018模拟电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这

20、种装置可以把质量为m2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s，若这种装置的轨道宽为d2 m，长L100 m，电流I10 A，轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率，结果正确的是( ) AB18 T，Pm1.08108 W BB0.6 T，Pm7.2104 W CB0.6 T，Pm3.6106 W DB18 T，Pm2.16106 W,例5,【解析】 通电金属杆在磁场中受到安培力的作用而对弹体加速，由动能定理得BIdLmvm2，解得B18 T；当弹体的速度最大时，磁场力的功率也最大，即PmBIdvm，得Pm2.16

21、106 W，故D正确【答案】D,例5,4安培力与动量守恒定律、动量定理的综合北京西城区2018模拟2012年11月，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功，它的阻拦技术原理是，飞机着舰时利用阻拦索的作用力使它快速停止随着电磁技术的日趋成熟，新一代航母已准备采用全新的电磁阻拦技术，它的阻拦技术原理是，飞机着舰时利用电磁作用力使它快速停止为研究问题的方便，我们将其简化为如图所示的模型在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，两根平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计轨道端点MP间接有阻值为R的电阻一个长为L、质量为m、阻值为r的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，

22、与轨道接触良好质量为M的飞机以水平速度v0迅速钩住导体棒ab，钩住之后关闭动力系统并立即获得共同的速度假如忽略摩擦等次要因素，飞机和导体棒系统仅在安培力作用下很快停下来求：(1)飞机钩住导体棒后它们获得的共同速度v的大小； (2)飞机在阻拦减速过程中获得的加速度a的最大值； (3)从飞机钩住导体棒到它们停下来的整个过程中运动的距离x.,例5,【解析】,例6,【答案】,例6,考点33 磁场对运动电荷的作用,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法5 带电粒子在匀强磁场中的运动方法6 带电粒子在有界匀强磁场中的运动 方法例析 成就能力考法6 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动考法7 带电粒子在有界磁

23、场中的圆周运动,必备知识 全面把握,1磁场对运动电荷的作用 (1)洛伦兹力 定义：运动电荷在 中受到的力称为洛伦兹力 大小：F .式中，q为运动电荷所带的电荷量，v为运动电荷的运动速度此式只有在v垂直于B的条件下才适用；若v与B平行，则F0；若v与B成角，则可将B(v)沿v(B)方向和垂直v(B)方向正交分解，取垂直分量即可其表达式为F ，如图所示方向：用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反如图所示,磁

24、场,(2)洛伦兹力的特点 由左手定则可知：F一定与B、v垂直，即一定垂直于由B和v所确定的平面因为F一定并始终垂直于v，所以洛伦兹力对电荷 ,永远不会做功,2带电粒子在匀强磁场中的运动 在匀强磁场中，当带电粒子平行于磁场方向运动时，粒子做 运动；带电粒子以速度v垂直射入匀强磁场B中，若只受洛伦兹力，则带电粒子在与B垂直的平面内做 运动 (1)洛伦兹力提供向心力： (2)轨迹半径公式： (3)周期公式：由此周期公式我们可以得到，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟 和 无关，只和粒子的 和 有关,(4)动能公式:,3带电粒子在匀强磁场中运动的分析方法 解决带电粒子在磁场中运动问题的关键是画

25、出粒子的运动轨迹，而画出轨迹的关键在于找圆心(一“”定乾坤)只有找出了圆心，才能作出半径辅助线，才能标出圆心角，进而找出隐含的几何关系，该类试题要想顺利解答，必须掌握三个基本功： (1)圆心的确定，主要有两类 已知粒子运动轨迹上两点的速度方向，作这两个速度方向的垂线，交点即为圆心，如图甲所示 已知粒子入射点、入射方向及运动轨迹对应的一条弦，作速度方向的垂线及弦的垂直平分线，交点即为圆心，如图乙所示,(2)半径的计算：圆心确定后，寻找与半径和已知量相关的直角三角形，利用几何知识求解圆轨迹的半径(3),关键是找到回旋角如图丁，在粒子运动的圆轨迹上任取两点A、B，粒子从A经N运动到B过程中回旋角为，

26、则tAB；粒子从B经M运动到A过程中回旋角为2，则tBA，同时还满足tABtBAT.以上判断，在考题中常依据以上几何关系计算，请熟练掌握,4带电粒子在有界磁场中运动的对称性 (1)直线边界的对称性：从同一直线边界射入的粒子，又从同一直线边界射出时，速度方向与边界的夹角相等，如图甲(2)圆形边界的对称性：粒子沿半径方向进入有界圆形磁场区域时，射出磁场时速度方向也一定沿磁场圆的半径方向，如图乙 (3)若粒子的偏转半径与圆形磁场区域半径相等，则从圆周上同一点沿不同方向射入的粒子必沿平行于入射点的切线方向射出，如图丙,核心方法 重点突破,方法5 带电粒子在匀强磁场中的运动广东理综201516，4分在同

27、一匀强磁场中，粒子(24He)和质子(11H)做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则粒子和质子( ) A运动半径之比是21 B运动周期之比是21 C运动速度大小之比是41 D受到的洛伦兹力之比是21,例1,【解析】【答案】B,例1,方法6 带电粒子在有界匀强磁场中的运动四川理综20164，6分如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为vb时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为tb，当速度大小为vc时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为tc，不计粒子重力则( )Avbvc12，tb：tc21 Bvbvc21，tbtc1

28、2 Cvbvc21，tbtc21 Dvbvc12，tbtc12,例2,【解析】【答案】A,例2,方法例析 成就能力,考法6 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动课标全国201618，6分平面OM和平面ON之间的夹角为30，其横截面(纸面)如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q0)粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30角已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场不计重力粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为( ),例1,【解析】【答案】D,例1,考法7 带电粒子在

29、有界磁场中的圆周运动 1圆形边界磁场课标全国201718，6分如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则v2v1为( ),例2,【解析】【答案】C,例2,2直线边界磁场海南物理201614，14分如图，A、C两点分别位于x轴和y轴上，OCA30，OA的长度为L.在OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场质量为m、电荷量为q的带正电粒子

30、，以平行于y轴的方向从OA边射入磁场已知粒子从某点射入时，恰好垂直于OC边射出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t0.不计重力(1)求磁场的磁感应强度的大小； (2)若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场，恰好从OC边上的同一点射出磁场，求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和； (3)若粒子从某点射入磁场后，其运动轨迹与AC边相切，且在磁场内运动的时间为t0，求粒子此次入射速度的大小,例3,【解析】,例3,例3,【答案】,例3,专题10 洛伦兹力在现代科技中的应用问题,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法7 与电、磁场有关的现代科技问题的分析方法 方法例析 成就能力考法8 带电粒子在磁场中

31、运动的科技应用,必备知识 全面把握,1速度选择器 (1)用途：利用相互垂直的电场、磁场选出一定速度的带电粒子的装置 (2)基本构造：如图所示，两平行金属板间加电压产生匀强电场E，匀强磁场方向与匀强电场方向垂直(3)原理：当电荷量为q的粒子(重力不计)以速度v垂直进入匀强电场和匀强磁场的区域时，粒子受电场力qE和洛伦兹力qvB作用，无论粒子带正电还是带负电，电场力和洛伦兹力的方向总相反若电场力与洛伦兹力大小相等，即qEqvB，vE/B，粒子所受合力为零，匀速通过狭缝射出场区若粒子速度vv，则洛伦兹力大于电场力；若vv，则电场力大于洛伦兹力，粒子将向上或向下偏转而不能通过狭缝.所以通过速度选择器选

32、出的粒子都是速度vE/B的粒子,(4)特点： a速度选择器只选择粒子的速度(大小、方向)而不选择质量和电荷量，如图所示，若粒子从右侧入射则不能穿过场区 b速度选择器B、E、v三个物理量的大小、方向互相约束，以保证粒子受到的电场力和洛伦兹力等大、反向，如图中只改变磁场B的方向，粒子将发生偏转,2质谱仪 (1)用途：用来分析各种元素的同位素并测量其质量及含量百分比的仪器 (2)基本构造：如图所示，主要由以下几部分组成： a带电粒子/注入器； b加速电场(U)； c速度选择器(B1、E)； d偏转磁场(B2)； e照相底片,(3原理：,3回旋加速器 (1)用途：如图所示两个D形盒、大型电磁铁、其质量

33、及含量百分比的仪器高频振荡交变电压，D形盒间可形成电压U. (2)原理：如图所示，主要由以下几部分组成：利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子. a磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时， 只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其中周期与速率和轨迹半径无关， 使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后，平行于电 场方向进入电场中加速 b电场的作用：回旋加速器两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速带电粒子在电场中的加速时间可以忽略不计，因为两个D形盒之间的缝隙很小，加速效果取

34、决于加速电压，与缝隙宽度无关 c交变电压：为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个周期与带电粒子在磁场中运动周期相同的交变电压,(3)回旋加速器中的五个基本问题,4磁流体发电机 (1)构造：一对平行金属板，两板间有强磁场(2)原理：等离子体进入两板之间后，在洛伦兹力作用下发生偏转，偏转后不同电性的离子分别打在A、B两板上，A、B间出现电势差，形成电场，当离子所受的电场力和洛伦兹力平衡时，A、B间电势差保持稳定. 根据左手定则，图中B是发电机正极 磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v， 磁场的磁感应强度为B，由qEqqvB得两极板间能达到的稳定电势差

35、UBdv.,5电磁流量计 (1)构造：如图所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，处于匀强磁场中，导电液体在管中向左流动(2)原理：,6霍尔效应 (1)定义：如图所示，在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这个现象称为霍尔效应(2)原理：导体中定向移动的电荷，在磁场中受到 而发生偏转，使导体上、下面 堆积，从而出现电势差 (3)相关概念：霍尔效应中产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压霍尔电压与电流、磁感应强度、长方体导体的厚度都有关系利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件霍尔元件是一种重要的磁传感器,核心方法 重点突

36、破,方法7 与电、磁场有关的现代科技问题的分析方法 1.速度选择器福建宁德2018质检(多选)如图所示，接有恒定电源的两平行金属板M、N水平放置，板长为L，两板间距为1.5L，在两板间施加垂直纸面的匀强磁场(未画出)开始时开关S断开，将一束质量为m、电荷量为q的粒子从两板左侧边界某点以初速度v水平射入，粒子正好垂直到达N板的右边缘；接着闭合开关S，粒子恰能沿水平方向运动；若撤去磁场，粒子正好到达M板的右边缘不计粒子重力，粒子每次均从同一位置射入，下列判断正确的是( ),例1,【解析】,例1,【解析】【答案】AC,例1,2.质谱仪课标全国201615，6分现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子

37、，其示意图如图所示，其中加速电压恒定质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍此离子和质子的质量比约为( ) A11 B12 C121 D144,例1,【解析】【答案】D,例1,3.回旋加速器北京人大附中2018模拟美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点，解决了粒子的加速问题现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示，图乙为俯视图回旋加速器的核心部分为两个D形盒，分

38、别为D1、D2.D形盒装在真空容器里，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与D形盒底面垂直两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B.设质子从粒子源A处进入加速电场的初速度不计质子质量为m、电荷量为q.加速器接入一定频率的高频交变电源，加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用求： (1)质子第一次经过狭缝被加速后进入D2盒时的速度大小v1和进入D2盒后运动的轨迹半径r1； (2)质子被加速后获得的最大动能Ekm和交变电压的频率f； (3)若两D形盒狭缝之间距离为d，且dR.计算质子在电场中运动的总时间t1

39、与在磁场中运动的总时间t2，并由此说明质子穿过电场的时间可以忽略不计的原因,例1,【解析】,例1,【解析】【答案】,例1,4.电磁流量计电磁流量计广泛应用于测量可导电液体(如污水)在管中的流量(单位时间内通过管内横截面的流体的体积)为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线)图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直前后两面当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得

40、的电流值已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为( ),例1,【解析】【答案】A,例1,5.霍尔效应北京海淀区2018模拟在一个很小的厚度为d的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件，如图所示在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子(形成电流的自由电荷)就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向偏移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH.可以证明UH，k为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关下列说法正确的是( ) A若M的电势高于N的电势，则载流子带正电 B霍尔系数k较大的材料，其内部单位体积内的载流子数目较多 C

41、借助霍尔元件能够把电压表改装成磁强计(测定磁感应强度) D霍尔电压UH越大，载流子受到磁场的洛伦兹力越小,例1,【解析】【答案】C,例1,专题11 带电粒子在复合场中的运动,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法8 带电粒子在组合场中的运动方法9 带电粒子在叠加场中的运动 方法例析 成就能力,必备知识 全面把握,1复合场 (1)复合场的分类 组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，电场、磁场交替出现 叠加场：在同一区域内，电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存 (2)三种场力的特点 重力的方向 ，重力做功与路径无关，重力做的功等于 的变化量 电场力的方向与电场方向相同或相反，电场

42、力做功与路径无关，电场力做的功等于电势能的变化量 洛伦兹力的大小与速度方向和磁场方向的夹角有关，方向始终垂直于速度v和磁感应强度B共同决定的平面无论带电粒子做什么运动，洛伦兹力始终不做功,(3)带电粒子在复合场中常见的几种运动 静止或匀速直线运动 当带电粒子在复合场中 时，将处于静止状态或匀速直线运动状态 匀速圆周运动 当带电粒子所受的 与 大小相等、方向相反时，带电粒子在 的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 分阶段运动 带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，由几个不同的运动阶段组成,所受合外力为零,2带电粒子在组合场中的运动 (1)常见模型 a

43、先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动(如图甲、乙所示)在电场中利用动能定理或运动学公式求粒子刚进入磁场时的速度,b先在电场中做类平抛运动，然后进入磁场做圆周运动(如图丙、丁所示) 在电场中利用平抛运动知识求粒子进入磁场时的速度,先磁场后电场 对于粒子从磁场进入电场的运动，常见的有两种情况： a进入电场时粒子速度方向与电场方向相同或相反； b进入电场时粒子速度方向与电场方向垂直(如图甲、乙所示),(2)分析方法,(2)分析思路 第1步：分阶段(分过程)按照时间顺序和进入不同的区域分成几个不同的阶段 第2步：受力和运动分析，主要涉及两种典型运动，如下第3步：用规律，如下,3带电粒子在叠

44、加场中的运动 (1)分析方法 弄清叠加场的组成进行受力分析确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合对于粒子连续通过几个不同区域的场时，要分阶段进行处理画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律 a当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解 b当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时，应用牛顿运动定律结合圆周运动规律求解 c当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解 d对于临界问题，注意挖掘隐含条件,(2)求解要点 受力分析是基础在受力分析时是否考虑带电粒子的重力，由题目条件决定 运动过程分析是关键在运动过程分析中应注意带电粒子做直线运动、曲线运动及圆周

45、运动、类平抛运动的条件 构建物理模型是难点根据不同的运动过程及物理模型选择合适的物理规律列方程求解,4“电偏转”和“磁偏转”的比较,核心方法 重点突破,方法8 带电粒子在组合场中的运动天津理综201711，18分平面直角坐标系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

46、,例1,【解析】,例1,【答案】,方法9 带电粒子在叠加场中的运动 1无轨道约束型天津理综201611，18分如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E5 N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B0.5 T有一带正电的小球，质量m1.0106 kg，电荷量q2106 C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g10 m/s2.求：(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向； (2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t.,例2,【解析】【答案】(1)20 m/s

47、，与电场E的方向之间的夹角为60斜向上 (2)3.5 s,例2,2有轨道约束型如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5 T的匀强磁场，一质量为0.2 kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置一质量为0.1 kg、带电荷量q0.2 C的滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力现对木板施加方向水平向左、大小为0.6 N的恒力，g取10 m/s2，求：(1)滑块匀加速运动的时间t及匀加速结束时的速度v1； (2)滑块最终的速度v2； (3)木板最终的加速度,例3,【解析】,例3,例3,例3,例3,【答案】(1)3 s 6 m/

48、s (2)10 m/s (3)3 m/s2,专题12 带电粒子在磁场中的临界和多解问题,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法10 带电粒子在有界匀强磁场中运动时的临界问题方法11 带电粒子在匀强磁场中运动时的多解问题 方法例析 成就能力,必备知识 全面把握,1处理带电粒子在有界匀强磁场中的临界问题的技巧 带电粒子进入有界磁场区域，其轨迹往往是一段圆弧，存在临界和极值问题，如图所示为常见的三种临界模型草图分析临界问题时应注意： (1)从关键词、语句找突破口，审题时一定要抓住题干中“恰好”“最大”“至少”“不脱离”等词语，挖掘其隐藏的规律如： 刚好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，据此可以确定速度、磁感应强度、轨迹半径、磁场区域面积等方面的极值 当速度v一定时，弧长(或弦长)越大，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长(前提条件是弧是劣弧) 当速率变化时，圆心角大的，运动时间长,