（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場(chǎng)本章學(xué)科素養(yǎng)提升課件

1、本章學(xué)科素養(yǎng)提升 大一輪復(fù)習(xí)講義 第八章磁場(chǎng) 1.動(dòng)態(tài)放縮法 (1)適用條件 速度方向一定，大小不同 粒子源發(fā)射速度方向一定，大小不同的帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，這些帶電 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑隨速度的變化而變化. 有界磁場(chǎng)中臨界問題的兩種處理技巧1 1 軌跡圓圓心共線 如圖1所示(圖中只畫出粒子帶正電的情景)，速度v越大，運(yùn)動(dòng)半徑也越大.可 以發(fā)現(xiàn)這些帶電粒子射入磁場(chǎng)后，它們運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心在垂直初速度方向的 直線CO上. 圖1 (2)界定方法 以入射點(diǎn)O為定點(diǎn)，圓心位于CO直線上，將半徑放縮作軌跡，從而探索出臨 界條件，這種方法稱為“放縮圓法”. 例1如圖2所示，寬度為d的有界勻

2、強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，MM和NN 是磁場(chǎng)左右兩條邊界線.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子沿圖示方 向垂直射入磁場(chǎng)中，速度與邊界的夾角45，要使粒子不能從右邊界 NN射出，求粒子入射速率的最大值為多少？ 圖2 解析用“放縮圓法”作出帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)軌跡與 NN邊界線相切于P點(diǎn)時(shí)，這就是具有最大入射速率vmax的粒子的軌跡. 2.定圓旋轉(zhuǎn)法 當(dāng)粒子的入射速度大小確定而方向不確定時(shí)，所有不同方向入射的粒子的軌跡 圓是一樣大的，只是位置繞入射點(diǎn)發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，從定圓的動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)(作圖)中， 也容易發(fā)現(xiàn)“臨界點(diǎn)”. 另外，要重視分析時(shí)的尺規(guī)作圖，規(guī)范而準(zhǔn)確的作圖可突 出幾何關(guān)系，使抽

3、象的物理問題更形象、直觀，如圖3. 圖3 例2如圖4，真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度 的大小B0.60 T.磁場(chǎng)內(nèi)有一塊平面感光板ab，板面與磁場(chǎng)方向平行.在距ab為l 16 cm處，有一個(gè)點(diǎn)狀的粒子放射源S，它向各個(gè)方向發(fā)射粒子，粒子的 速率都是v3.0106 m/s.已知粒子的電荷量與質(zhì)量之比 5.0107 C/kg.現(xiàn)只 考慮在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的粒子，求ab板上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度. 圖4 答案20 cm 代入數(shù)據(jù)解得R10 cm，可見Rl2R. 因朝不同方向發(fā)射的粒子的圓軌跡都過S， 由此可知，某一圓軌跡在如圖所示中N左側(cè)與ab相切， 則此切點(diǎn)P1就是粒子能打中的左

4、側(cè)最遠(yuǎn)點(diǎn). 為確定P1點(diǎn)的位置，可作平行于ab的直線cd，cd到ab的距離為R， 以S為圓心，R為半徑，作圓弧交cd于Q點(diǎn)，過Q作ab的垂線，它與ab的交點(diǎn)即 為P1. 再考慮右側(cè)最遠(yuǎn)點(diǎn).任何粒子在運(yùn)動(dòng)中離S的距離不 可能超過2R， 以S為圓心、2R為半徑作圓弧，交ab于N右側(cè)的P2點(diǎn)，此即右側(cè)能打到的最遠(yuǎn)點(diǎn). 從圖中幾何關(guān)系得 所求長(zhǎng)度為P1P2NP1NP2， 代入數(shù)據(jù)解得P1P220 cm. 帶電粒子在多磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，一般是指帶電粒子在兩個(gè)相鄰勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng). 解決此類問題的一般思路： (1)根據(jù)題中所給的條件，畫出粒子在兩磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡； (2)根據(jù)畫出的軌跡，找出粒子在兩

5、磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑； (3)適當(dāng)添加輔助線，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出粒子在兩磁場(chǎng)中的軌跡半徑(有時(shí)候 還要找出圓心角)； 情景作圖能力的培養(yǎng)2 2 例3如圖5所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)方向相反且都垂直于紙面的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)分布在以直徑A2A4為邊界的兩個(gè)半圓形區(qū)域和中，直徑A2A4與直徑A1A3 之間的夾角為60.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以某一速度從區(qū)的 邊緣點(diǎn)A1處沿與A1A3成30角的方向射入磁場(chǎng)，隨后該粒子以垂直于A2A4的 方向經(jīng)過圓心進(jìn)入?yún)^(qū)，最后再?gòu)腁4處射出磁場(chǎng).已知該粒子從射入到射出磁場(chǎng) 所用的時(shí)間為t，求： (1)粒子在磁場(chǎng)區(qū)域和中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R1與R2的比值； 圖5 答案2 解析粒子在兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 設(shè)粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v，圓形區(qū)域的半徑為r. 連接A1A2，由幾何知識(shí)可知，A1A2O為等邊三角形，A2 為粒子在區(qū)域磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡圓的圓心，所以R1