山東省新泰市汶城中學高中物理《磁場 章末總結(jié)》復習學案 新人教版選修3-1

1、第三章 磁場 章末總結(jié) 學案（人教版選修3-1）要點一 通電導線在磁場中的運動及受力1直線電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導體的運動方向2特殊位置分析法，根據(jù)通電導體在特殊位置所受安培力方向，判斷其運動方向，然后推廣到一般位置3等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，條形磁鐵或小磁針也可等效為環(huán)形電流，通電螺線管可等效為多個環(huán)形電流或條形磁鐵4利用結(jié)論法：(1)兩電流相互平行時，無轉(zhuǎn)動趨勢；電流同向?qū)Ь€相互吸引，電流反向?qū)Ь€相互排斥；(2)兩電流不平行時，導線有轉(zhuǎn)動到

2、相互平行且電流同向的趨勢要點二 帶電粒子在有界磁場中的運動有界勻強磁場指在局部空間存在著勻強磁場，帶電粒子從磁場區(qū)域外垂直磁場方向射入磁場區(qū)域，在磁場區(qū)域內(nèi)經(jīng)歷一段勻速圓周運動，也就是通過一段圓弧后離開磁場區(qū)域由于運動的帶電粒子垂直磁場方向，從磁場邊界進入磁場的方向不同，或磁場區(qū)域邊界不同，造成它在磁場中運動的圓弧軌道各不相同如下面幾種常見情景：解決這一類問題時，找到粒子在磁場中一段圓弧運動對應的圓心位置、半徑大小以及與半徑相關(guān)的幾何關(guān)系是解題的關(guān)鍵1三個(圓心、半徑、時間)關(guān)鍵確定：研究帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動時，?？紤]的幾個問題：(1)圓心的確定：已知帶電粒子在圓周中兩點的速度方向時

3、(一般是射入點和射出點)，沿洛倫茲力方向畫出兩條速度的垂線，這兩條垂線相交于一點，該點即為圓心(弦的垂直平分線過圓心也常用到) .3-7-1.(2)半徑的確定：一般應用幾何知識來確定(3)運動時間：tTT(、為圓周運動的圓心角)，另外也可用弧長l與速率的比值來表示，即tl/v. (4)粒子在磁場中運動的角度關(guān)系：粒子的速度偏向角()等于圓心角()，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角)的2倍，即2t；相對的弦切角()相等，與相鄰的弦切角()互補，即180. 2兩類典型問題(1)極值問題：常借助半徑R和速度v(或磁場B)之間的約束關(guān)系進行動態(tài)運動軌跡分析，確定軌跡圓和邊界的關(guān)系，找出臨界點，然后利用

4、數(shù)學方法求解極值注意剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切當速度v一定時，弧長(或弦長)越長，圓周角越大，則帶電粒子在有界磁場中運動的時間越長當速率v變化時，圓周角大的，運動時間長(2)多解問題：多解形成的原因一般包含以下幾個方面：粒子電性不確定；磁場方向不確定；臨界狀態(tài)不唯一；粒子運動的往復性等關(guān)鍵點：審題要細心重視粒子運動的情景分析要點三 帶電粒子在復合場中的運動復合場是指電場、磁場和重力場并存，或其中某兩場并存，或分區(qū)域存在的某一空間粒子經(jīng)過該空間時可能受到的力有重力、靜電力和洛倫茲力處理帶電粒子(帶電體)在復合場中運動問題的方法：1正確分析帶電粒子(帶電體)的受力

5、特征帶電粒子(帶電體)在復合場中做什么運動，取決于帶電粒子(帶電體)所受的合外力及其初始速度帶電粒子(帶電體)在磁場中所受的洛倫茲力還會隨速度的變化而變化，而洛倫茲力的變化可能會引起帶電粒子(帶電體)所受的其他力的變化，因此應把帶電粒子(帶電體)的運動情況和受力情況結(jié)合起來分析，注意分析帶電粒子(帶電體)的受力和運動的相互關(guān)系，通過正確的受力分析和運動情況分析，明確帶電粒子(帶電體)的運動過程和運動性質(zhì)，選擇恰當?shù)倪\動規(guī)律解決問題2靈活選用力學規(guī)律(1)當帶電粒子(帶電體)在復合場中做勻速運動時，就根據(jù)平衡條件列方程求解(2)當帶電粒子(帶電體)在復合場中做勻速圓周運動時，往往同時應用牛頓第二

6、定律和平衡條件列方程求解(3)當帶電粒子(帶電體)在復合場中做非勻變速曲線運動時，常選用動能定理或能量守恒定律列方程求解(4)由于帶電粒子(帶電體)在復合場中受力情況復雜，運動情況多變，往往出現(xiàn)臨界問題，這時應以題目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等詞語為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)隱含條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解(5)若勻強電場和勻強磁場是分開的獨立的區(qū)域，則帶電粒子在其中運動時，分別遵守在電場和磁場中運動規(guī)律，處理這類問題的時候要注意分階段求解.一、“磁偏轉(zhuǎn)”與“電偏轉(zhuǎn)”的區(qū)別（復合場問題，不疊加）A例1 如圖1所示，在空間存在一個變化的勻強電場和另一個變化的勻強磁場從t

7、1 s開始，在A點每隔2 s有一個相同的帶電粒子(重力不計)沿AB方向(垂直于BC)以速度v0射出，恰好能擊中C點ABBCl，且粒子在點A、C間的運動時間小于1 s電場的方向水平向右，場強變化規(guī)律如圖2甲所示；磁感應強度變化規(guī)律如圖乙所示，方向垂直于紙面求：(1)磁場方向；(2)E0和B0的比值；(3)t1 s射出的粒子和t3 s射出的粒子由A點運動到C點所經(jīng)歷的時間t1和t2之比 圖1 圖2 .3-7-2.A變式訓練1圖3所示，在y0的空間中存在勻強電場，場強沿y軸負方向；在y0的空間中，存在勻強磁場，磁場方向垂直xOy平面向外一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運動粒子，經(jīng)過y軸上yh處的點P

8、1時速率為v0，方向沿x軸正方向；然后，經(jīng)過x軸上x2h處的P2點進入磁場，并經(jīng)過y軸上y2h處的P3點，不計粒子重力求：(1)電場強度的大小； (2)粒子到達P2時速度的大小和方向；(3)磁感應強度的大小二、有界勻強磁場問題例2 半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子(不計重力)從A點以速度v0垂直磁場方向射入磁場中，并從B點射出AOB120，如圖5所示，則該帶電粒子在磁場中運動的時間為()A. B. C. D. 圖5 圖6 圖7 圖8 圖9變式訓練2圖6是某離子速度選擇器的原理示意圖，在一半徑R10 cm的圓柱形筒內(nèi)有B1104 T的勻強磁場，方向平行于圓筒的軸

9、線在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔a、b，分別作為入射孔和出射孔現(xiàn)有一束比荷21011 C/kg的正離子，以不同角度入射，最后有不同速度的離子束射出其中入射角30，且不經(jīng)碰撞而直接從出射孔射出的離子的速度v的大小是()A4105 m/s B2105 m/s C4106 m/s D2106 m/s三、洛倫茲力作用下形成多解的問題A例3 如圖7所示，長為L的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，板間距離為L，極板不帶電現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(重力不計)，從左邊極板間中點處垂直磁場以速度v水平入射欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是()A使粒子速度v B使粒子速度vC使

10、粒子速度v D使粒子速度v變式訓練3如圖8所示，左右邊界分別為PP、QQ的勻強磁場的寬度為d，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里一個質(zhì)量為m、電荷量為q的微觀粒子，沿圖示方向以速度v0垂直射入磁場欲使粒子不能從邊界QQ射出，粒子入射速度v0的最大值可能是()A. B. C. D.【即學即練】 1. 三個完全相同的小球a、b、c帶有相同電量的正電荷，從同一高度由靜止開始下落，當落下h1高度后a球進入水平向左的勻強電場，b球進入垂直紙面向里的勻強磁場，如圖9所示，它們到達水平面上的速度大小分別用va、vb、vc表示，它們的關(guān)系是()Avavbvc BvavbvcCvavbvc Dvavbvc2設

11、空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，如圖10所示，已知一離子在電場力和洛 .3-7-3.倫茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達B點時速度為零，C點是運動的最低點，忽略重力，以下說法正確的是()A離子必帶正電荷 BA點和B點位于同一高度C離子在C點時速度最大 D離子到達B點時，將沿原曲線返回A點 圖103如圖11所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強磁場和豎直向下的勻強電場一帶電粒子a(不計重力)以一定的初速度由左邊界的O點射入磁場、電場區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O點(圖中未標出)穿出若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場而保留電場不變，另一個同樣的粒子b(不計重力)仍以相同初速度由O點射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b()A穿出位置一定在O點下方 B穿出位置一定在O點上方C運動時，在電場中的電勢能一定減小 D在電場中運動時，動能一定減小 圖114如圖12是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1、A2.平板S下方有磁感應強度為B0的勻強磁場下列表述正確的是(