高考物理大二輪總復(fù)習(xí) 增分策略 第二篇 考前保溫訓(xùn)練 第6天 磁場(chǎng)和帶電粒子在磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt

第二篇高頻考點(diǎn)解讀 考前保溫訓(xùn)練 高頻考點(diǎn)解讀 考前保溫訓(xùn)練 欄目索引 考前第6天磁場(chǎng)和帶電粒子在磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 高頻考點(diǎn)19勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力 1 磁場(chǎng) 磁場(chǎng)是磁極 電流 周圍存在的一種特殊物質(zhì) 磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁極 電流 有磁場(chǎng)力的作用 磁場(chǎng)是媒介物 磁極間 電流間 磁極與電流間的相互作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的 2 安培力 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 F BIL L為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度 閉合通電線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力的矢量和為零 左手定則判斷安培力的方向 伸開左手 使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直 并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi) 把手放入磁場(chǎng)中 讓磁感線垂直穿入手心 并使伸開的四指指向電流的方向 那么大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向 求解通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的平衡或加速 關(guān)鍵是畫好平面受力分析圖 變?nèi)S為二維 注意F B F I 即F垂直于B和I所決定的平面 安培力做正功 電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 電動(dòng)機(jī)原理 安培力做負(fù)功 或克服安培力做功 機(jī)械能或其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能 發(fā)電機(jī)原理 安培力做了多少功 就有多少電能和其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化 高頻考點(diǎn)20洛倫茲力公式 1 洛倫茲力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 當(dāng)v B時(shí) F 0 當(dāng)v B時(shí) F qvB 洛倫茲力垂直于B與v所決定的平面 方向利用左手定則判定 只有運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中才有可能受到洛倫茲力作用 靜止電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力一定為0 2 由于F垂直于v 故洛倫茲力只改變速度的方向 不改變速度的大小 洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功 高頻考點(diǎn)21帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1 帶電粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律若v B 帶電粒子不受洛倫茲力 則帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng) 若帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 則做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2 帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 圓心確定 因洛倫茲力指向圓心且與運(yùn)動(dòng)速度方向垂直 畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)洛倫茲力的方向 其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心 半徑確定 一般是利用幾何知識(shí) 解三角形求解 3 注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)對(duì)稱的規(guī)律 從直線邊界射入的粒子 從同一邊界射出時(shí) 速度與邊界的夾角相等 在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi) 沿徑向射入的粒子 必沿徑向射出 圖1 5 回旋加速器中交流電壓的周期等于粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期 粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的半徑?jīng)Q定 1 如圖2所示 由均勻的電阻絲組成的等邊三角形導(dǎo)線框 垂直磁場(chǎng)放置 將AB兩點(diǎn)接入電壓恒定的電源兩端 通電時(shí) 線框受到的安培力為F 若將AC BC邊移走 則余下線框受到的安培力大小為 1 2 3 4 5 6 7 8 圖1 1 2 3 4 5 6 7 8 解析根據(jù)左手定則判斷出各段受到的安培力的方向 如圖所示 1 2 3 4 5 6 7 8 答案D 2 如圖3所示為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖 勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 電子束由電子槍產(chǎn)生 其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直 電子速度的大小和磁場(chǎng)強(qiáng)弱可分別由通過(guò)電子槍的加速電壓和勵(lì)磁線圈的電流來(lái)調(diào)節(jié) 下列說(shuō)法正確的是 1 2 3 4 5 6 7 8 圖3 A 僅增大勵(lì)磁線圈中電流 電子束徑跡的半徑變大B 僅提高電子槍加速電壓 電子束徑跡的半徑變大C 僅增大勵(lì)磁線圈中電流 電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將變大D 僅提高電子槍加速電壓 電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將變大解析電子在加速電場(chǎng)中加速 由動(dòng)能定理有 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 可見(jiàn)增大勵(lì)磁線圈中的電流 電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng) 由 式可得 電子束的軌道半徑變小 由 式知周期變小 故A C錯(cuò)誤 提高電子槍加速電壓 電子束的軌道半徑變大 周期不變 故B正確 D錯(cuò)誤 答案B 3 如圖4所示 橫截面為正方形abcd的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 一束電子以大小不同 方向垂直ad邊界的速度飛入該磁場(chǎng) 對(duì)于從不同邊界射出的電子 下列判斷錯(cuò)誤的是 A 從ad邊射出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等B 從c點(diǎn)離開的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)C 電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度偏轉(zhuǎn)角最大為 D 從bc邊射出的電子的速度一定大于從ad邊射出的電子的速度 1 2 3 4 5 6 7 8 圖4 解析電子的速率不同 運(yùn)動(dòng)軌跡半徑不同 如圖 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 答案B 4 多選 長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平極板間 有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 如圖5所示 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 板間距離也為L(zhǎng) 板不帶電 現(xiàn)有質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電粒子 不計(jì)重力 從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng) 欲使粒子不打在極板上 可采用的辦法是 圖5 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 答案AB 5 多選 英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓因首次制成質(zhì)譜儀 并用此對(duì)同位素進(jìn)行了研究 因此榮獲了1922年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 若速度相同的同一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖6所示 則下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是 A 該束帶電粒子帶正電B 速度選擇器的P1極板帶負(fù)電C 在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子 質(zhì)量越大D 在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子 比荷越小 1 2 3 4 5 6 7 8 圖6 解析帶電粒子在磁場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)的方向垂直紙面向外 根據(jù)左手定則知 該束粒子帶正電 故A正確 在平行極板間 根據(jù)左手定則知 帶電粒子所受的洛倫茲力方向豎直向上 則電場(chǎng)力的方向豎直向下 知電場(chǎng)強(qiáng)度的方向豎直向下 所以速度選擇器的P1極板帶正電 故B錯(cuò)誤 1 2 3 4 5 6 7 8 答案AD 6 在高能粒子研究中 往往要把一束含有大量質(zhì)子和 粒子的混合粒子分離開 如圖7所示 初速度可忽略的質(zhì)子和 粒子 經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后 進(jìn)入分離區(qū) 如果在分離區(qū)使用勻強(qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng)把粒子進(jìn)行分離 所加磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 所加電場(chǎng)方向豎直向下 則下列可行的方法是 A 只能用電場(chǎng)B 只能用磁場(chǎng)C 電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以D 電場(chǎng)和磁場(chǎng)都不可以 圖7 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 若分離區(qū)加豎直向下的電場(chǎng) 設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的寬度為L(zhǎng) 則在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)有 1 2 3 4 5 6 7 8 可知 加速電壓U相同 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的E和L相同 則y相同 所以不能將質(zhì)子和 粒子進(jìn)行分離 若分離區(qū)加垂直紙面向里的磁場(chǎng) 答案B 7 多選 如圖8所示 水平固定一截面為正方形的絕緣方管 其長(zhǎng)度為L(zhǎng) 空間存在場(chǎng)強(qiáng)為E 方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 將質(zhì)量為m 帶電量為 q的小球從左側(cè)管口無(wú)初速度釋放 已知小球與管道各接觸面間動(dòng)摩擦因數(shù)均為 小球運(yùn)動(dòng)到右側(cè)管口處時(shí)速度為v 該過(guò)程 圖8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 解析運(yùn)動(dòng)的帶電物體在磁場(chǎng)中受洛倫茲力 但洛倫茲力永不做功 故A錯(cuò)誤 小球在電場(chǎng)中 受電場(chǎng)力為F qE 從左側(cè)運(yùn)動(dòng)到右側(cè) 距離為L(zhǎng) 則電場(chǎng)力做功為WF FL qEL 故B正確 1 2 3 4 5 6 7 8 答案BD 8 如圖9所示 平行板電容器A B兩極板之間電壓為U 間距為d 下極板與一個(gè)直徑為l的半圓形金屬通道相連 金屬通道由兩個(gè)同心的半圓形金屬片C D組成 圓心在O 處 兩個(gè)金屬片彼此靠近且不接觸 中間存在徑向電場(chǎng) 即場(chǎng)強(qiáng)大小相等 方向都指向O 半圓形通道與下極板接觸點(diǎn)有小孔相連通 現(xiàn)從正對(duì)B板小孔而緊靠A板的O處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電微粒 微粒的重力不計(jì) 微粒在半圓形通道間運(yùn)動(dòng)而不會(huì)發(fā)生碰撞 1 2 3 4 5 6 7 8 圖9 1 求微粒穿過(guò)B板小孔進(jìn)入半圓形通道時(shí)的速度大小和半圓形金屬通道內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 解析在A B板間只受電場(chǎng)力 由動(dòng)能定理得 1 2 3 4 5 6 7 8 2 從釋放微粒開始計(jì)時(shí) 經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間微粒到達(dá)半圓形金屬通道的最低點(diǎn)P點(diǎn) 1 2 3 4 5 6 7 8 3 若把半圓形通道內(nèi)的電場(chǎng)改為磁場(chǎng) 則需要一個(gè)什么樣的磁場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)碰撞通過(guò)半圓形通道 1 2 3 4 5 6 7 8