全品复习方案2020届高考物理一轮复习第9单元磁场听课正文含解析.pdf
《全品复习方案2020届高考物理一轮复习第9单元磁场听课正文含解析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《全品复习方案2020届高考物理一轮复习第9单元磁场听课正文含解析.pdf(93页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、磁场磁场 2015 年2016 年2017 年2018 年 高考热点统 计 要求 高考基础要 求及 冷点统计 通电直导线 和 通电线圈周 围 磁场的方向 191820 安培力、安培 力 的方向 24221921 匀强磁场中 的 安培力 2424 洛伦兹力、洛 伦 兹力的方向 161824 洛伦兹力公 式 141915161824 带电粒子在 匀强 磁场中的运 动 18181824252524 质谱仪和回 旋 151918 磁场、磁感 应强度、磁 感线() 以 上 考 点 为 高 考 基 础要求,偶 尔 出 现 在 加速器 考情分析 1.磁场是近几年高考重点考查的内容,特别是带电粒子 在磁场中的
2、运动问题,几乎每年都会考查.对磁感应强 度、磁感线、安培力的考查频率也比较高.考查的题型既 有选择题,又有计算题. 2.带电粒子在有界场、组合场中的运动问题仍是本单元 重点考查的内容,极易成为试卷的压轴题. 选择题中, 复 习 时 要 侧 重 对 基 本 概 念 和 规 律 的 理 解. 第 24 讲 磁场的描述 磁场对电流的作用 一、磁场、磁感应强度 1.磁场 (1)基本性质:对放入其中的磁体或运动电荷(电流)有 ,磁体、电流之间都是通过 发生相互作用的. (2)方向:小磁针静止时 所指的方向. 2.磁感应强度 (1)物理意义:表示磁场 的物理量. (2)定义式: .单位:特斯拉,简称特,符
3、号是 T. (3)方向:小磁针静止时 所指方向. 【辨别明理】 (1)磁场是客观存在的,磁感线实际上是不存在的,磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向. ( ) (2)磁场中某点磁感应强度的方向,跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致.( ) (3)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零.( ) 二、磁感线 1.磁感线:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的 的方向一致. 2.特点 (1)磁感线是假想的曲线,客观上 . (2)磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向. (3)磁感线的 定性地表示磁场的强弱. (4)磁感线是 曲线,没有起点和终点. 三、安培力 1.安培
4、力的大小 (1)磁场和电流垂直时,F= . (2)磁场和电流平行时,F= . 2.安培力的方向 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 从掌心进入,并使四指指向 的方向,这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所 受安培力的方向. (4)将通电导线放入磁场中,若不受安培力,说明该处磁感应强度为零.( ) (5)通电导线在磁感应强度越大的地方所受安培力越大.( ) (6)磁场中某区域的磁感线如图 24-1 所示,同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小. ( ) 图 24-1 考点一 磁感应强度、磁场的叠加 考向一 磁感应强度的理解 (1)磁感应
5、强度由磁场本身决定,因此不能根据定义式B=认为B与F成正比,与IL成反比. (2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入,如果平行磁场放入,则其所受安培力为零, 但不能说该点的磁感应强度为零. (3)磁感应强度是矢量,其方向为放入其中的小磁针静止时 N 极的指向. 1 关于磁感应强度B,下列说法中正确的是( ) A.磁场中某点B的大小,跟放在该点的试探电流元的情况有关 B.磁场中某点B的方向,跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致 C.若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用,该点B为零 D.长度为L、电流为I的导线在磁场中受力为F,则磁感应强度B大于或等于 考向二 磁感应强度B与电
6、场强度E的比较 磁感应强度B电场强度E 物理意 义 描述磁场强弱的物理量描述电场强弱的物理量 定义式 B=(I与B垂直) E= 方向 磁感线切线方向,小磁针 N 极受力方向(小 磁针静止时 N 极所指方向) 电场线切线方向,正电荷受力方向 大小决 定因素 由磁场决定,与电流元无关 由电场决定,与试探电荷无关 场的 叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的 矢量和 合电场强度等于各电场的电场强度的 矢量和 2(多选)下列说法中正确的是 ( ) A.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零 B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零 C.电场中某点电场的强弱,用一个检
7、验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比 值表征 D.磁场中某点磁场的强弱,用一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流 乘积的比值表征 考向三 电流的磁场及安培定则 安培定则磁感线磁场特点 直线电 流的磁 场 无磁极、非匀强磁场,且距导线越远磁场 越弱 环形电 流的磁 场 环形电流的两侧分别是 N 极和 S 极,且离 圆环中心越远磁场越弱 通电螺 线管的 磁场 与条形磁铁的磁场相似,管内为匀强磁场, 管外为非匀强磁场 3 如图 24-2 所示,直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远,其磁场互不影响,当开关 S 闭 合后,则小磁针北极 N(黑色一端)指示磁场方向
8、正确的是( ) 图 24-2 A.aB.bC.cD.d 考向四 磁场的叠加 磁感应强度为矢量,合成与分解遵循平行四边形定则. 图 24-3 例 4(多选) 2018全国卷 如图 24-3 所示,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两点的磁感应强 度大小分别为B0和B0,方向也垂直于纸面向外,则( ) A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0 B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0 C.
9、流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0 D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0 考点二 安培力的大小与方向 1.用公式F=BIL计算安培力大小时应注意 (1)B与I垂直. (2)L是有效长度. 公式F=ILB中L指的是“有效长度”.当B与I垂直时,F最大,F=ILB;当B与I平行时,F=0. 弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度(如图 24-4 所示), 相应的电流方向沿L由始端流向末端. 图 24-4 闭合线圈通电后,在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零. 2.方向:根据左手定则判断. 例 5 如图 24-5 所示,AC是一个用长为L的导线弯
10、成的以O为圆心的四分之一圆弧,将其放置在与 平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中.当在该导线中通以由C到A的大小为I的恒定电 流时,该导线受到的安培力是( ) 图 24-5 A.BIL,方向平行于OC向左 B.,方向垂直于AC指向左下方 C.,方向平行于OC向右 D.2BIL,方向垂直于AC指向左下方 图 24-6 变式题(多选) 2017全国卷 如图 24-6 所示,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等 距,均通有电流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
11、与L1、L2所在平面垂直 C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 11 D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1 考点三 安培力作用下导体的运动 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感 线分布情况,然后利用左手定则准确判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势 的方向. 图 24-7 例 6 一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合, 如图 24-7 所示.当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将( ) A.不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.在纸
12、面内平动 考点四 安培力作用下的平衡与加速 (1)选定研究对象;(2)变三维为二维,如侧视图、剖面图或俯视图等,并画出平面受力分析图,其中 安培力的方向要注意F安B、F安I;(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解. 图 24-8 例 7 人教版选修 3-1 改编 如图 24-8 所示的电流天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂 有一个矩形线圈,水平边长l=10cm,共N=9 匝,线圈的下部处于匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面. 当线圈中通有电流I=0.10A(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码,天平 平衡.当电流反向(大小不变)时,左边再加上质量为m=4.32g
13、 的砝码后,天平重新平衡.重力加速度 g取 10m/s2,由此可知 ( ) A.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为 0.24T B.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为 0.12T C.磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为 0.24T D.磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为 0.12T 变式题1如图24-9所示,平行金属导轨与水平面成37角,上端接有电源和滑动变阻器,金属杆ab 横跨放在导轨上,其有效长度为 0.5m,质量为 0.2kg,与导轨间的动摩擦因数为 0.1.空间存在竖直 向上的磁感应强度为 2T 的匀强磁场.要使ab杆在导轨上保持静止,则ab中的电流大小应在什么 范围?
14、(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取 10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8) 图 24-9 变式题 2(多选)如图 24-10 所示为电磁轨道炮的工作原理图.待发射弹体与轨道保持良好接触,并 可在两平行轨道之间无摩擦滑动.电流从一条轨道流入,通过弹体后从另一条轨道流回.轨道电流 可在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与电流I成正比.通 电的弹体在安培力的作用下滑行L后离开轨道,则下列说法正确的是 ( ) 图 24-10 A.弹体向左高速射出 B.I变为原来的 2 倍时,弹体射出的速度也变为原来的 2 倍 C.弹体的质量变为原来的 2 倍时,射出
15、的速度也变为原来的 2 倍 D.L变为原来的 4 倍时,弹体射出的速度变为原来的 2 倍 完成课时作业(二十四) 第 25 讲 磁场对运动电荷的作用 一、洛伦兹力 1.定义:磁场对 的作用力. 2.大小:当vB时,F= ;当vB时,F= . 3.方向:用 定则来判断. (1)判定方法:应用左手定则,注意四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的 . (2)方向特点:fB,fv,即f垂直于 决定的平面. 4.通电导体所受的安培力是导体内所有运动电荷所受的 的宏观表现. 二、带电粒子在匀强磁场中(不计重力)的运动 1.若vB,带电粒子以入射速度v做 运动. 2.若vB,带电粒子在垂直于磁感线的平面内
16、,以入射速率v做 运动. 3.基本公式 (1)轨迹半径公式:r= . (2)周期公式:T= . 【辨别明理】 (1)运动的电荷在磁场中一定会受到磁场力的作用.( ) (2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直.( ) (3)公式T=说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比.( ) (4)由于安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以洛伦兹力可能做功.( ) (5)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时,其运动半径与带电粒子的比荷有关.( ) 考点一 洛伦兹力的理解与计算 考向一 洛伦兹力的特点 (1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面. (2)当电荷运动
17、方向发生变化时,洛伦兹力的方向也随之变化. (3)用左手定则判断洛伦兹力方向,应注意区分正、负电荷. (4)洛伦兹力一定不做功. (5)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用. 图 25-1 例1如图25-1所示,在竖直绝缘的平台上,将一个带正电的小球以水平速度v0抛出,落在地面上的 A点.若加一垂直于纸面向里的匀强磁场,则小球的落点 ( ) A.仍在A点 B.在A点左侧 C.在A点右侧 D.无法确定 变式题(多选)如图 25-2 所示,匀强磁场的方向竖直向下.磁场中有光滑的水平桌面,在桌面上平放 着内壁光滑、底部有带电小球的试管.在垂直于试管的水平拉力F作用下,试管向右匀速运动,带 电小球能从
18、试管口处飞出.关于带电 图 25-2 小球及其在离开试管前的运动,下列说法中正确的是( ) A.小球带负电 B.小球运动的轨迹是一条抛物线 C.洛伦兹力对小球做正功 D.要保持试管匀速运动,拉力F应逐渐增大 考向二 洛伦兹力与电场力的比较 洛伦兹力电场力 产生条件v0 且v不与B平行电荷处在电场中 大小F=qvB(vB)F=qE 力方向与场 方向的关系 FB,Fv 正电荷受力与电场方向相同,负电荷受力 与电场方向相反 做功情况任何情况下都不做功 可能做功,也可能不做功 作用效果 只改变电荷的速度方向, 不改变速度大小 既可以改变电荷的速度大小,也可以改变 运动的方向 例 2(多选)带电小球以一
19、定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1;若加上水平方向 的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保 持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3;若加上竖直向上的匀强电场,且保持初速度仍为v0, 小 球上升的最大高度为h4,如图 25-3 所示.不计空气阻力,则( ) 图 25-3 A.一定有h1=h3B.一定有h116cm 处有粒子射出 D.左边界 02t 要点总结 (1)圆心的确定方法 已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时,可过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和 出射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图 25-
20、12 甲所示,P为入射点,M为出射 点). 图 25-12 已知入射方向、入射点和出射点的位置时,可以过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射 点,作其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示,P为入射点,M为出射点). (2)在磁场中运动时间的确定方法 利用轨迹圆弧对应的圆心角计算时间:t=T; 利用轨迹弧长L与线速度v计算时间:t= . 考点三 带电粒子在磁场中运动的临界问题 解决带电粒子在磁场中的临界问题的关键 (1)以题目中的“恰好” “最大” “最高” “至少”等词语为突破口,运用动态思维,寻找临界点,确 定临界状态,由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心,建立几何关
21、系. (2)寻找临界点常用的结论: 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. 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. 当速度v变化时,圆心角越大,运动时间越长. 图 25-13 例 6(多选)如图 25-13 所示,正三角形ABC区域内存在垂直于纸面的匀强磁场(未画出),磁感应强 度为B=,ABC的边长为L,O为BC边的中点.大量质量为m、速度为v0的粒子从O点沿不同的方 向垂直于磁场方向射入该磁场区域(不计粒子重力),则从AB边和AC边射出的粒子在磁场中的运 动时间可能为( ) A.B.C.D. 变式题 2016全国卷 平
22、面OM和平面ON之间的夹角为 30,其横截面(纸面)如图 25-14 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( ) 图 25-14 A.B.C.D. 完成课时作业(二十五) 专题七 带电粒子在组合场中的运动 热点一 质谱仪、回旋加速器 考向一 质谱仪 (1)构造:如图 Z7-1 所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场
23、和照相底片等构成. (2)原理:带电粒子由静止开始在加速电场中被加速,根据动能定理得qU=mv2.粒子在磁场中 受洛伦兹力偏转,做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律得qvB=m.由以上两式可得出需要研究的 物理量,如粒子轨道半径r=、粒子质量m=、比荷=. 图 Z7-1 图 Z7-2 例 1 2016全国卷 现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图 Z7-2 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
24、12 倍.此离子和质子的质量比约为( ) A.11B.12C.121D.144 图 Z7-3 变式题(多选)如图 Z7-3 所示为一种质谱仪的示意图,由加速电场、静电分析器和磁分析器组成. 若静电分析器通道中心线的半径为R,通道内有均匀辐向电场,在中心线处的电场强度大小为E,磁 分析器内有范围足够大的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外.一质量为m、 电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器,由P点垂直边界进入 磁分析器,最终打到胶片上的Q点.不计粒子重力,下列说法正确的是 ( ) A.极板M比极板N的电势高 B.加速电场的电压U=ER C.PQ=2B
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 复习 方案 2020 高考 物理 一轮 单元 磁场 听课 正文 解析
链接地址:https://www.31doc.com/p-4804898.html