高三物理磁場(chǎng)獲獎(jiǎng)

1、高三物理磁場(chǎng)獲獎(jiǎng)?wù)n件第1頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四半徑公式： 周期公式：帶電粒子在電場(chǎng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)：如用電場(chǎng)加速或減速粒子偏轉(zhuǎn)：類似平拋運(yùn)動(dòng)，一般分解成兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)求解圓周運(yùn)動(dòng)：以點(diǎn)電荷為圓心運(yùn)動(dòng)或受裝置約束運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)（當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)平行時(shí)）圓周運(yùn)動(dòng)（當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)垂直時(shí)）直線運(yùn)動(dòng)：垂直運(yùn)動(dòng)方向的力必定平衡圓周運(yùn)動(dòng)：重力與電場(chǎng)力一定平衡，由洛倫茲力提供向心力一般的曲線運(yùn)動(dòng)第2頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱帶

2、電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，一般具有較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)圖景。這類問(wèn)題本質(zhì)上是一個(gè)力學(xué)問(wèn)題，應(yīng)順應(yīng)力學(xué)問(wèn)題的研究思路和運(yùn)用力學(xué)的基本規(guī)律。 分析帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，主要是兩條線索：（1）力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。根據(jù)帶電粒子所受的力，運(yùn)用牛頓第二定律并結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解。（2）功能關(guān)系。根據(jù)場(chǎng)力及其它外力對(duì)帶電粒子做功引起的能量變化或全過(guò)程中的功能關(guān)系，從而可確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況，這條線索不但適用于均勻場(chǎng)，也適用于非均勻場(chǎng)。因此要熟悉各種力做功的特點(diǎn)。第3頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四 【例題1】（1999年高考全國(guó)卷）如圖1所示，圖中虛線MN是一垂直紙面的平面與紙面的交線，在平

3、面右側(cè)的半空間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外。O是MN上的一點(diǎn)，從O點(diǎn)可以向磁場(chǎng)區(qū)域發(fā)射電量為+q、質(zhì)量為m、速率為v的粒子，粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度可在紙面內(nèi)各個(gè)方向。已知先后射入的兩個(gè)粒子恰好在磁場(chǎng)中給定的P點(diǎn)相遇，P到O的距離為L(zhǎng)，不計(jì)重力及粒子間的相互作用。 （1）求所考察的粒子在磁場(chǎng)中的 軌道半徑； （2）求這兩個(gè)粒子從O點(diǎn)射入磁場(chǎng) 的時(shí)間間隔。第4頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四【點(diǎn)撥解疑】（1）設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，由牛頓第二定律得 則 （2）如圖2所示，以O(shè)P為弦可以畫兩個(gè)半徑相同的圓，分別表示在P點(diǎn)相遇的兩個(gè)粒子的軌跡。

4、圓心分別為O1、O2，過(guò)O點(diǎn)的直徑分別為OO1Q1、OO2Q2，在O點(diǎn)處兩個(gè)圓的切線分別表示兩個(gè)粒子的射入方向，用表示它們之間的夾角。由幾何關(guān)系可知， ，從O點(diǎn)射入到相遇，粒子1的路程為半個(gè)圓周加弧長(zhǎng)Q1P=R，粒子2的路程為半個(gè)圓周減弧長(zhǎng)PQ2=R 粒子1的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 ，其中T為圓周運(yùn)動(dòng)的周期。 粒子2運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 兩粒子射入的時(shí)間間隔為 第5頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四 例6、如圖10所示，兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫a、b、c和d，外筒的外半徑為r，在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度的大小為

5、B。在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場(chǎng)。一質(zhì)量為、帶電量為q的粒子，從緊靠?jī)?nèi)筒且正對(duì)狹縫a的S點(diǎn)出發(fā)，初速為零。如果該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)S，則兩電極之間的電壓U應(yīng)是多少？（不計(jì)重力，整個(gè)裝置在真空中）abc d S圖10第6頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四解析：如圖11所示，帶電粒子從S點(diǎn)出發(fā)，在兩筒之間的電場(chǎng)作用下加速，沿徑向穿過(guò)狹縫a而進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。粒子再回到S點(diǎn)的條件是能沿徑向穿過(guò)狹縫d.只要穿過(guò)了d，粒子就會(huì)在電場(chǎng)力作用下先減速，再反向加速，經(jīng)d重新進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)，然后粒子以同樣方式經(jīng)過(guò)c、

6、b，再回到S點(diǎn)。設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)的速度大小為V，根據(jù)動(dòng)能定理，有 設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律，有 由前面分析可知，要回到S點(diǎn)， 粒子從a到d必經(jīng)過(guò)圓周，所以半 徑R必定等于筒的外半徑r ，即 R=r.由以上各式解得;.abcdSo圖11第7頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四例7、如圖12所示，空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。左側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向水平向右，電場(chǎng)寬度為L(zhǎng)；中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里。一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q、不計(jì)重力的帶正電的粒子從電場(chǎng)的左邊緣的O點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)中間磁場(chǎng)區(qū)

7、域進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域后，又回到O點(diǎn)，然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程。求： (1)中間磁場(chǎng)區(qū)域的寬度; (2)帶電粒子從O點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 到第一次回到O點(diǎn)所用時(shí)間t.BBE L d O 圖12第8頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四 解析：（1）帶電粒子在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理，可得： 帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，由牛頓第二定律，可得： 由以上兩式，可得 。 可見(jiàn)在兩磁場(chǎng)區(qū)粒子運(yùn)動(dòng)半徑相同，如圖13所示，三段圓弧的圓心組成的三角形O1O2O3是等邊三角形，其邊長(zhǎng)為2R。所以中間磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為OO3O1O2600 （2）在電場(chǎng)中 在中間磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間 在右側(cè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間， 則粒子第一次回到O點(diǎn)的

8、所用時(shí)間為第9頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四第10頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四第11頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四第12頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四第13頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四第14頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四 地磁場(chǎng): (1)地磁場(chǎng)的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近。（2）地磁場(chǎng)B的水平分量（BX ）總是從地球南極指向地球北極；而豎直分量（BY）則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球上空，地磁場(chǎng)的豎直分量總是向下的

9、。（3）在赤道平面上，距離地球表面相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向水平向北第15頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四*安培定則：對(duì)直導(dǎo)線四指指磁感線方向；對(duì)環(huán)行電流大拇指指中心軸線上的磁感線方向；對(duì)長(zhǎng)直螺線管大拇指指螺線管內(nèi)部的磁感線方向。5.磁感應(yīng)強(qiáng)度：B=F/IL（條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，或L很小，并且LB）。*磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量。單位是特斯拉，符號(hào)為T，1T=1N/Am=1kg/As2第16頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四6.磁通量：穿過(guò)某個(gè)面的磁感線條數(shù)叫磁通量。用表示。是標(biāo)量。單位為韋伯，符號(hào)為Wb。1Wb=1Tm2=1kgm2/As2。*在勻強(qiáng)磁

10、場(chǎng)中，有=BScos（為B與S的夾角）。*B=/S，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度。第17頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四 A.若有一小段通電導(dǎo)體在某點(diǎn)不受磁場(chǎng)力的 作用, 則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 B.若一小段長(zhǎng)為L(zhǎng)、通過(guò)電流為I的導(dǎo)體, 在磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力為F, 則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小一定是F/IL C.由定義式B=F/IL可知, 電流強(qiáng)度I越大, 導(dǎo)線L越長(zhǎng), 某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B就越小 D.一小段通電導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)力的方向即為該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向例1.有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的下列說(shuō)法中, 不正確的是（ ）第18頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四例

11、2.十九世紀(jì)二十年代, 以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識(shí)到: 溫度差會(huì)引起電流, 安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽(yáng)照射后正面與背面的溫度差, 從而提出如下假設(shè): 地球磁場(chǎng)是由繞地球的環(huán)形電流引起的, 則該假設(shè)中的電流方向是 A.由西向東垂直磁子午線 B.由東向西垂直磁子午線 C.由南向北沿磁子午線 D.由赤道向兩極沿磁子午線方向第19頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四例3.在圖141中,一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過(guò)磁針上方時(shí),磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn),這一帶電粒子束可能是A.向右飛行的正離子 B.向左飛行的正離子C.向右飛行的負(fù)離子 D.向左飛行的負(fù)離子 圖141 第

12、20頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四例2、如圖所示，兩個(gè)半徑相同，互相垂直的同心圓環(huán)形線圈，當(dāng)通以相等的電流后,可繞xx軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到平衡時(shí)，圓心O處的磁感強(qiáng)度與單個(gè)圓環(huán)線圈在圓心O處的磁感強(qiáng)度B的關(guān)系是 。第21頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四例6、如圖所示，一條勁度系數(shù)較小的 金屬?gòu)椈商幱谧杂蔂顟B(tài)，當(dāng)彈簧通以 電流時(shí)，彈簧將（ ） .縱向收縮，徑向膨脹； .縱向伸長(zhǎng)，徑向收縮； .縱向收縮，徑向伸長(zhǎng)； .縱向伸長(zhǎng)，徑向膨脹。第22頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四例3、垂直磁場(chǎng)方向的m長(zhǎng)導(dǎo)線, 通以的電流, 通電導(dǎo)線受安培力為,該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是 ,若該導(dǎo)線方位不變,長(zhǎng)度為0.5m, 受安培力為,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是 .例4、關(guān)于磁感強(qiáng)度，電流強(qiáng)度 I 和通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是.在的地方，一定等于零； .在的地方，一定等于零；.若特，安，則一定等于牛；.若安，米，則一定等于特。第23頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四二、安培力 （磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力）1.方向用左手定則。用“同性相斥，異性相吸”（只適用于磁鐵或螺線管外部）。用“同向電流相吸，反向電流相斥”（反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)）?？梢园褩l形磁鐵等效為長(zhǎng)直螺線管。.大小當(dāng)B與I平行時(shí),安