2020版高考物理大二轮专题突破通用版课件:专题三 第二讲 磁场 带电粒子在磁场中的运动 .pptx
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1、第二讲 磁场 带电粒子在 磁场中的运动,-2-,网络构建,-3-,策略指导 本考点近年来命题形式频出新意,主要侧重于两个方面,一方面是描述磁场的相关物理量和定义的考查,如磁场、磁感应强度、磁感线、安培力、左手定则、右手定则等,考查这些基本的概念。另外一方面就是考查带电粒子在匀强磁场中的运动和安培力做功,涉及运动过程的描述和功能关系。 在2020年备考过程中要重视带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界、极值和多解问题。,-4-,高考真题 1.(2019全国卷)如图,边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面(abcd所在平面)向外。ab边中点有一电子发射源O,可向磁场
2、内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k,则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为( ),考点定位:带电粒子在电场中的运动 解题思路与方法:画出带电粒子的运动轨迹,根据几何关系求出带电粒子运动的半径是解题的关键。,答案,解析,-5-,2.(2019全国卷)如图,在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为 B和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子垂直于x轴射入第二象限,随后垂直于y轴进入第一象限,最后经过x轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为( ),考点定位:带电粒子在电场中的运动 解题思路与方法:画出带电粒子在电场中的运动轨迹,找出带电
3、粒子转过的圆心角分析求解。,答案,解析,-6-,3.(多选)(2018全国卷)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁,-7-,考点定位:磁场强度、磁场的叠加 解题思路与方法:先利用右手定则判断通电导线各自产生的磁场强度,然后再利用矢量叠加的方式求解各个导体棒产生的磁场强度。,答案:AC,-8-,4.(2017全国卷)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
4、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( ),考点定位:带电粒子在磁场中的运动 解题思路与方法:此题考查带电粒子在匀强磁场中的运动问题;解题时必须要画出粒子运动的草图,结合几何关系找到粒子在磁场中运动的半径。,答案,解析,-9-,5.(2016全国卷)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
5、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( ),考点定位:带电粒子在有界磁场中的运动,-10-,解题思路与方法:带电粒子在匀强磁场中运动时,洛伦兹力充当,在磁场中运动半径和速度有关,运动周期和速度无关,画轨迹,定圆心,找半径,结合几何知识分析解题。,答案:D 解析: 粒子运动的轨迹如图:,-11-,考点一,考点二,磁场的性质及磁场对电流的作用(H),规律方法 磁场性质分析的两点技巧 1.判断电流磁场要正确应用安培定则,
6、明确大拇指、四指及手掌的放法。 2.分析磁场对电流的作用要做到“一明、一转、一分析”。,-12-,考点一,考点二,【典例1】(2019全国卷)如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为( ) A.2F B.1.5F C.0.5F D.0 思维点拨注意ML、LN、MN的安培力的方向,利用力的合成分析求解。,答案,解析,-13-,考点一,考点二,1.(多选)(2017全国卷)如图,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有
7、电流I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反,下列说法正确的是 ( ),A.L1所受磁场作用力的方向 与L2、L3所在平面垂直 B.L3所受磁场作用力的方向 与L1、L2所在平面垂直,答案,解析,-14-,考点一,考点二,2.(2019河南示范性高中联考)如图所示两平行倾斜导轨间的距离L=10 cm,它们处于垂直导轨平面向下的磁场(图中未画出)中,导轨平面与水平方向的夹角=37,在两导轨下端所接的电路中电源电动势E=10 V,内阻不计,定值电阻R1=4 ,开关S闭合后,垂直导轨放置的质量m=10 g、电阻R=6 的金属棒MN保持静止。已知金属棒MN与两导轨间的动摩擦因数=0.5,取si
8、n 37=0.6,cos 37=0.8;g取10 m/s2,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则磁场的磁感应强度大小可能是( ) A.10 T B.1.5 T C.0.1 T D.1 T,答案,解析,-15-,考点一,考点二,3.(多选)如图所示,三根通电长直导线A、B、C互相平行,其横截面积为等腰直角三角形的三个顶点,三根导线中通入的电流大小相等,且A、C中电流方向垂直于纸面向外,B中电流方向垂直于纸面向内;已知通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度B= ,其中I为通电导线的电流强度,r为到通电直导线的距离,k为常量。下列说法正确的是( ) A.导线A所受磁场作用力的方向与 导线B、C所在平面
9、垂直 B.导线B所受磁场作用力的方向与 导线A、C所在平面垂直 C.导线A、B单位长度所受的磁场作用力大小之比为12 D.导线A、B单位长度所受的磁场作用力大小之比为1,答案,解析,-16-,考点一,考点二,带电粒子在磁场中的运动,解题策略 1.带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)若vB,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动。 (2)若vB,且带电粒子仅受洛伦兹力作用,则带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心,周期T与粒子运动的速度v或半径R无关。,角速度只取决于粒子的比荷和磁感应强度,与粒子运动的速度v和半径R无关。,-17-,考点一,考点二,动
10、量p=mv=qBR,动能,粒子的动量和动能与磁感应强度B、轨道半径R、粒子的属性(q、m)有关。,2.解决带电粒子在有界磁场中的运动问题的思路 “画轨迹,定圆心,求半径”是解决带电粒子在磁场中运动问题的一般思路,其中“画轨迹”是处理临界与极值问题的核心。对于这类区域判断题,要善于进行动态分析,即首先选一个速度方向(如水平方向),然后从速度方向的改变分析轨迹的变化,从而找出角度变化时可能出现的临界值与极值或各物理量间的联系。,-18-,考点一,考点二,考法1 带电粒子在匀强磁场中运动及其临界、极值问题(H) 【典例2】如图所示,在半个空间中分布一匀强磁场,磁感应强度为B(垂直纸面并指向纸面内)。
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