高考物理复习专题三电场和磁场第2讲磁场对电流和电荷的作用.pptx

,第,2,讲磁场对电流和电荷作用,专题三电场和磁场,1/50,考点一相关磁场基本知识辨析,考点三带电粒子在磁场中运动多过程问题,考点四带电粒子在有界磁场中临界极值问题,考点二带电粒子在有界磁场中基本运动,2/50,相关磁场基本知识辨析,考点一,3/50,真题研究,1.(,浙江,4,月选考,9),如图,1,所表示，两平行直导线,cd,和,ef,竖直放置，通以方向相反、大小相等电流，,a,、,b,两点位于导线所在平面内,.,则,A.,b,点磁感应强度为零,B.,ef,导线在,a,点产生磁场方向垂直纸面向里,C.,cd,导线受到安培力方向向右,D.,同时改变两导线电流方向，,cd,导线受到安培力方向不变,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,图,1,4/50,解析,依据右手定则可知,b,处两处罚磁场方向均为垂直纸面向外，所以选项,A,错误；,ef,在,a,处磁场垂直纸面向外，所以选项,B,错误；,依据左手定则可判断，方向相反两个电流安培力相互排斥，所以选项,C,错误；,不论电流方向怎样，只要电流方向相反，就相互排斥，选项,D,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,8,5/50,2.(,浙江,10,月学考,10),如图,2,所表示，把一根通电硬直导线,ab,用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中电流方向由,a,向,b,.,闭合开关,S,瞬间，导线,a,端所受安培力方向是,A.,向上,B.,向下,C.,垂直纸面向外,D.,垂直纸面向里,1,2,3,4,5,6,7,8,图,2,解析,依据右手定则可知，开关闭合后，螺线管产生磁极,N,极在右侧,.,依据左手定则可知，,a,端受力应垂直纸面向里，选项,D,正确,.,答案,解析,6/50,1,2,3,4,5,6,7,8,3.(,浙江,4,月选考,9),法拉第电动机原理如图,3,所表示,.,条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，,N,极向上,.,一根金属杆斜插在水银中，杆上端与固定在水银槽圆心正上方铰链相连,.,电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接导线插入水银中,.,从上往下看，金属杆,A.,向左摆动,B.,向右摆动,C.,顺时针转动,D.,逆时针转动,解析,依据左手定则可知，导电金属杆所受安培力将会使其逆时针转动，,D,对,.,答案,解析,图,3,7/50,4.(,人教版选修,3,1P93,“,做一做,”,改编,),物理老师在课堂上做了一个,“,旋转液体,”,试验，试验装置如图,4,：装有导电液玻璃器皿放在上端为,S,极蹄形磁铁磁场中，器皿中心圆柱形电极与电源负极相连，,内壁边缘圆环形电极与电源正极相连,.,接通电源后液体,旋转起来，关于这个试验以下说法中正确是,A.,液体中电流由中心流向边缘；从上往下俯视，液体逆时针旋转,B.,液体中电流由中心流向边缘；从上往下俯视，液体顺时针旋转,C.,液体中电流由边缘流向中心；从上往下俯视，液体顺时针旋转,D.,液体中电流由边缘流向中心：从上往下俯视，液体逆时针旋转,模拟训练,图,4,1,2,3,4,5,6,7,8,答案,解析,8/50,解析,由图可知液体中电流由边缘流向中心，蹄形磁铁上端为,S,极，导电液处磁场方向竖直向上，由左手定则可知电流受到安培力方向从上往下俯视为逆时针方向，所以液体逆时针旋转，故选项,D,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9/50,5.(,浙江,“,七彩阳光,”,联考,),小张同学将两枚小磁针放进某磁场中，发觉小磁针静止时如图,5,所表示,(,忽略地磁场影响,),，则该磁场一定不是,A.,蹄形磁铁所形成磁场,B.,条形磁铁所形成磁场,C.,通电螺线管所形成磁场,D.,通电直导线所形成磁场,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,图,5,10/50,6.(,稽阳联谊学校,8,月联考,),如图,6,所表示为电流天平，能够用来测量匀强磁场磁感应强度，它右臂挂着矩形线圈，匝数为,n,，线圈水平边长为,l,，处于匀强磁场内，磁感应强度,B,方向与线圈,平面垂直，当线圈中经过电流,I,时，调整砝码使两臂达,到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘,中增加质量为,m,砝码，才能使两臂再到达新平衡，,当地重力加速度为,g,，则磁感应强度,B,为,解析,电流方向反向，安培力改变为,2,nBIl,，大小等于,mg,，,C,对,.,1,2,3,4,5,6,7,8,答案,解析,图,6,11/50,1,2,3,4,5,6,7,8,7.(,绍兴市,9,月选考,),如图,7,所表示，电子枪向右发射电子束，其正下方水平直导线内通有向右电流，则电子束将,A.,向上偏转,B.,向下偏转,C.,向纸外偏转,D.,向纸内偏转,解析,由安培定则知水平直导线上方磁场方向垂直于纸面向外，由左手定则知向右运动电子受到向上洛伦兹力，故,A,正确,.,答案,解析,图,7,12/50,8.(,绍兴市选考模拟,),以下说法正确是,A.,条形磁铁内部磁感线方向是从磁铁,N,极指向,S,极,B.,一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度为零,C.,两通电导线之间相互作用是经过磁场发生,D.,在磁感应强度为,B,磁场中，穿过面积为,S,平面磁通量为,BS,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,13/50,解析,条形磁铁内部磁感线方向是从磁铁,S,极指向,N,极，,A,不正确；,一小段通电导线放在磁场中某处，若导线平行于磁场，既使磁感应强度不为零，导线也不受磁场力作用，故,B,错；,两通电导线间相互作用是经过磁场发生，,C,正确；,在磁感应强度为,B,磁场中，只有当磁感应强度,B,垂直于某平面时，穿过面积为,S,该平面磁通量,BS,才成立，,D,不正确,.,故选,C.,1,2,3,4,5,6,7,8,14/50,带电粒子在有界磁场中基本运动,考点二,15/50,命题预测,1.,如图,8,所表示，一个质量为,m,、电荷量为,q,带电粒子从,x,轴上,P,(,a,，0),点以速度,v,，沿与,x,正方向成,60,方向射入第一象限内匀强磁场中，并恰好垂直于,y,轴射出第一象限,.,求：,(1),匀速圆周运动半径,.,1,2,3,图,8,答案,解析,16/50,解析,粒子在磁场中在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，如图所表示，由射入、射出点可找到圆心,O,，,1,2,3,17/50,1,2,3,(2),匀强磁场磁感应强度,B,.,答案,解析,18/50,1,2,3,(3),射出点坐标,.,答案,解析,解析,由几何关系有：粒子射出磁场时纵坐标,19/50,2.,空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域横截面半径为,R,，磁场方向垂直横截面,.,一质量为,m,、电荷量为,q,(,q,0),粒子以速率,v,0,沿横截面某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向,60.,不计重力，该磁场磁感应强度大小为,模拟训练,答案,解析,1,2,3,20/50,1,2,3,21/50,3.,如图,9,所表示，正六边形,abcdef,区域内有垂直于纸面匀强磁场,.,一带正电粒子从,f,点沿,fd,方向射入磁场区域，当速度大小为,v,b,时，从,b,点离开磁场，在磁场中运动时间为,t,b,，当速度大小为,v,c,时，从,c,点离开磁场，在磁场中运动时间为,t,c,，不计粒子重力,.,则速度之比,v,b,v,c,和时间之比,t,b,t,c,分别是多少？,1,2,3,答案,1,2,2,1,图,9,答案,解析,22/50,1,2,3,23/50,带电粒子在磁场中运动多过程问题,考点三,24/50,真题研究,1.(,浙江,11,月选考,23),如图,10,所表示，,x,轴上方存在垂直纸面向外匀强磁场，坐标原点有一正离子源，单位时间在,xOy,平面内发射,n,0,个速率均为,v,离子，分布在,y,轴两侧各为,范围内,.,在,x,轴上放置长度为,L,离子搜集板，其右端点距坐标原点距离为,2,L,，当磁感应强度,为,B,0,时，沿,y,轴正方向入射离子，恰好打在收,集板右端点,.,整个装置处于真空中，不计重力，,不考虑离子间碰撞，忽略离子间相互作用,.,答案,解析,图,10,1,2,3,25/50,解析,磁场强度为,B,0,时，沿着,y,轴正方向射入离子，恰好打在搜集板右端，则离子轨迹如图甲：,1,2,3,26/50,(2),若发射离子被搜集板全部搜集，求,最大值；,1,2,3,答案,60,解析,如图乙所表示，以最大值,m,入射时，,依据几何关系，有：,2,R,cos,m,L,，,故,m,60,乙,答案,解析,27/50,(3),假设离子抵达,x,轴时沿,x,轴均匀分布，当,37,，磁感应强度,B,0,B,3,B,0,区间取不一样值时，求单位时间内搜集板搜集到离子数,n,与磁感应强度,B,之间关系,.(,不计离子在磁场中运动时间,),1,2,3,答案,看法析,答案,解析,28/50,解析,B,B,0,，全部搜集到离子时最小半径为,R,1,，如图丙,有,2,R,1,cos 37,L,丙,当,B,0,B,1.6,B,0,时，,n,1,n,0,B,1.6,B,0,，恰好搜集不到离子时半径为,R,2,，,有,R,2,0.5,L,，得,B,2,2,B,0,当,2,B,0,B,3,B,0,时，极板上无法搜集到离子，,n,3,0.,1,2,3,29/50,模拟训练,2.,为了深入提升盘旋加速器能量，科学家建造了,“,扇形聚焦盘旋加速器,”.,在扇形聚焦过程中，离子能以不变速率在闭合平衡轨道上周期性旋转,.,扇形聚焦磁场分布简化图如图,11,所表示，圆心为,O,圆形区域等分成六个扇形区域，其中三个为峰区，三个为谷区，峰区和谷区相间分布,.,峰区内存在,方向垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度为,B,，谷区内,没有磁场,.,质量为,m,，电荷量为,q,正离子，以不变速率,v,旋转，其闭合平衡轨道如图中虚线所表示,.,(1),求闭合平衡轨道在峰区内圆弧半径,r,，并判断离子旋,转方向是顺时针还是逆时针；,图,11,答案,解析,1,2,3,30/50,解析,峰区内圆弧半径,r,旋转方向为逆时针方向,1,2,3,31/50,(2),求轨道在一个峰区内圆弧圆心角,，及离子绕闭合平衡轨道旋转周期,T,；,答案,解析,1,2,3,32/50,(3),在谷区也施加垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度为,B,，新闭合平衡轨道在一个峰区内圆心角,变为,90,，求,B,和,B,关系,.,已知：,sin(,),sin,cos,cos,sin,，,cos,1,答案,解析,1,2,3,33/50,解析,如图乙所表示，谷区内圆心角,120,90,30,1,2,3,34/50,3.,如图,12,甲所表示，,M,、,N,为竖直放置且彼此平行两块平板，板间距离为,d,，两板中央各有一个小孔,O,、,O,且正对，在两板间有垂直于纸面方向磁场，磁感应强度随时间改变如图乙所表示,.,有一束正离子在,t,0,时垂直于,M,板从小孔,O,射入磁场,.,已知正离子质量为,m,，带电荷量为,q,，正离子在磁场中做匀速圆周运动周期与磁感应强度改变周,期都为,T,0,，不考虑因为磁场改变而产生,电场影响，不计离子所受重力,.,求：,(1),磁感应强度,B,0,大小；,图,12,1,2,3,答案,解析,35/50,解析,设垂直于纸面向里磁场方向为正方向,正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力,1,2,3,36/50,(2),要使正离子从,O,孔垂直于,N,板射出磁场，求正离子射入磁场时速度,v,0,可能值,.,1,2,3,答案,解析,37/50,规律总结,处理带电粒子在磁场中运动多过程问题,(1),分析题目特点，确定带电粒子运动大致过程,.,(2),作出粒子运动轨迹示意图,.,(3),对每一个过程确定圆心，几何求半径，利用半径公式、周期公式等规律求解,.,(4),若为周期性重复多解问题，寻找通项式，若是出现几个解可能性，注意每种解出现条件,.,38/50,带电粒子在有界磁场中临界极值问题,考点四,39/50,真题研究,1.(,浙江,9,月选考,23),某科研小组设计了一个粒子探测装置,.,如图,13,甲所表示，一个截面半径为,R,圆筒,(,筒长大于,2,R,),水平固定放置，筒内分布着垂直于轴线水平方向匀强磁场，磁感应强度大小为,B,.,图乙为圆筒入射截面，图丙为竖直方向过筒轴切面,.,质量为,m,，电荷量为,q,正离子以不一样初速度垂直于入射截面射入筒内,.,圆筒内壁充满探测器，可统计粒子抵达筒壁位置,.,筒壁上,P,点和,Q,点与入射面距离分别为,R,和,2,R,.(,离子碰到探测,器即被吸收，忽略离子间相互作用,),(1),离子从,O,点垂直射入，偏转后抵达,P,点，,求该离子入射速度,v,0,大小；,1,2,图,13,答案,解析,40/50,解析,离子运动半径为,R,1,2,41/50,1,2,(2),离子从,OC,线上垂直射入，求位于,Q,点处探测器接收到离子入射速度范围；,答案,解析,42/50,解析,离子以,v,1,从,C,点入射时，才能抵达,Q,点，偏转半径为,R,1,2,R,从,O,点入射时，设半径为,R,2,，依据题意得,1,2,43/50,1,2,(3),若离子以第,(2),问求得范围内速度垂直入射，从入射截面特定区域入射离子偏转后仍能抵达距入射面为,2,R,筒壁位置，画出此入射区域形状并求其面积,.,答案,解析,44/50,所以特定入射区域为图中阴影部分,由几何关系得,1,2,45/50,2.(,宁波市模拟,),如图,14,所表示，在足够长水平绝缘板上方距离为,d,P,点有一个粒子发射源，能够在纸面内向各个方向发射速率相等、比荷为,k,带正电粒子，不考虑粒子间相互作用和粒子重力,.,模拟训练,(1),若已知粒子发射速率为,v,0,，在绝缘板上方加一电场强度大小为,E,、方向竖直向下匀强电场，求同一时刻发射出带电粒子打到板上最大时间差；,图,14,1,2,答案,解析,46/50,解析,当速度方向竖直向下时，时间最短，当速度方向竖直向上时，时间最长，由运动学公式得,1,2,47/50,1,2,(2),若已知粒子发射速率为,v,0,，在绝缘板上方只加一方向垂直纸面、磁感应强度,B,匀强磁场，求带电粒子能抵达板上最大长度,L,.,答案,解析,48/50,规律总结,处理带电粒子临界问题技巧方法,以题目中,“,恰好,”“,最大,”“,最高,”“,最少,”,等词语为突破口，借助半径,r,和速度,v,(,或磁感应强度,B,),之间约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界关系，找出临界点，如：,(1),刚好穿出,(,或不穿出,),磁场边界条件是带电粒子在磁场中运动轨迹与边界相切，据此能够确定速度、磁感应强度、轨迹半径等方面极值,.,(2),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时间越长,(,前提条件为弧是劣弧,).,49/50,(3),在圆形匀强磁场中，当运动轨迹圆半径大于区域圆半径时，则入射点和出射点为磁场直径两个端点时,(,全部弦长中直径最长,),，轨迹对应偏转角最大,.,50/50,