三維設(shè)計高考物理二輪復(fù)習(xí)廣東專版第一部分專題磁場市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

專項七磁場抓基礎(chǔ)探技法研考向提能力第1頁第1頁[備考方向要明了]主要問題綜合應(yīng)用動力學(xué)知識和功效關(guān)系處理帶電粒子在磁場、電場與磁場組合場、復(fù)合場中運動問題主要考點①帶電粒子在磁場中勻速圓周運動問題。②帶電粒子在有界磁場中運動問題。③帶電粒子在電場和磁場組合場或復(fù)合場中運動問題。④帶電粒子在磁場中運動臨界問題主要辦法①比值定義法(磁感應(yīng)強度)。②建立物理模型辦法。③用數(shù)學(xué)知識(幾何圖形、三角函數(shù))處理物理問題辦法。第2頁第2頁主要策略復(fù)習(xí)時應(yīng)掌握相關(guān)磁場基本概念和規(guī)律，能夠純熟應(yīng)用安培力公式處理通電導(dǎo)線平衡問題，對粒子只在磁場力作用下圓周運動問題，要純熟掌握圓心、半徑、圓心角確實定，對帶電粒子在復(fù)合場中運動，要注意運動學(xué)與動力學(xué)相結(jié)合，分析粒子運動規(guī)律特點第3頁第3頁第4頁第4頁第5頁第5頁一、安培力和洛倫茲力比較名稱項目安培力洛倫茲力作用對象通電導(dǎo)體運動電荷力大小F安＝BIL(I⊥B)

F安＝0(I∥B)F洛＝qvB(v⊥B)F洛＝0(v∥B)第6頁第6頁名稱項目安培力洛倫茲力力方向左手定則(F安垂直于I與B所決定平面)左手定則(F洛垂直于v與B所決定平面，且需區(qū)別正負電荷)作用效果改變導(dǎo)體棒運動狀態(tài)，對導(dǎo)體棒做功，實現(xiàn)電能和其它形式能互相轉(zhuǎn)化只改變速度方向，不改變速度大??；洛倫茲力永遠不對電荷做功本質(zhì)聯(lián)系安培力事實上是在導(dǎo)線中定向移動電荷所受到洛倫茲力宏觀表現(xiàn)第7頁第7頁二、兩種場模型及三種場力1．兩種場模型(1)組合場模型：電場、磁場、重力場(或其中兩種場)并存，但各位于一定區(qū)域，并且互不重疊情況。(2)復(fù)合場模型：電場、磁場、重力場(或其中兩種場)并存于同一區(qū)域情況。第8頁第8頁2．三種場力(1)重力：G＝mg，總是豎直向下，恒力，做功只取決于初末位置高度差。(2)電場力：F＝qE，方向與場強方向及電性相關(guān)，做功只取決于初末位置電勢差。(3)洛倫茲力：F洛＝qvB(v⊥B)，方向用左手定則鑒定，洛倫茲力永不做功。第9頁第9頁第10頁第10頁第11頁第11頁第12頁第12頁(1)正確地對研究對象進行受力分析，尤其注意通電導(dǎo)體受到安培力方向與磁感應(yīng)強度方向垂直。(2)畫出輔助圖(如斜面)，標明輔助方向(如B、I方向)是畫好受力圖關(guān)鍵。(3)由于安培力、電流I、磁感應(yīng)強度B方向之間涉及三維空間，因此在受力分析時要善于把立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖。第13頁第13頁第14頁第14頁解析：對導(dǎo)體棒進行受力分析，如圖所表示，受到豎直向下重力、豎直向上支持力、與運動方向相反摩擦力，故要使導(dǎo)體棒勻速直線運動，則安培力需為動力，則設(shè)磁場方向與軌道平面成θ角向左斜向上，由左手定則可知安培力方向與磁場垂直斜向右上方，如圖所表示，則BIlsinθ＝μFN①FN＋BIlcosθ＝mg②第15頁第15頁答案：

C第16頁第16頁第17頁第17頁第18頁第18頁第19頁第19頁2．[雙選](·浙江高考)利用如圖7－3所表示裝置能夠選擇一定速度范圍內(nèi)帶電粒子。圖中板MN上方是磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里勻強磁場，板上有兩條寬度分別圖7－3為2d和d縫，兩縫近端相距為L。一群質(zhì)量為m、電荷量為q，含有不同速度粒子從寬度為2d縫垂直于板MN進入磁場，對于能夠從寬度為d縫射出粒子，以下說法正確是 ()第20頁第20頁第21頁第21頁答案：BC第22頁第22頁第23頁第23頁1.基本解題思緒(1)要弄清是一個如何混合場，是磁場與電場混合，是磁場、重力場混合，還是磁場、電場、重力場混合；(2)要正確地對帶電粒子進行受力分析和運動過程分析；(3)選擇適當動力學(xué)方程進行求解。第24頁第24頁2．運動情況分析帶電粒子在混合場中做什么運動，取決于帶電粒子所受合外力及其初始狀態(tài)速度，因此應(yīng)把帶電粒子運動情況和受力情況結(jié)合起來進行分析。(1)當帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，做勻速直線運動(如速度選擇器)。(2)當帶電粒子所受重力與電場力等值反向，洛倫茲力提供向心力時，帶電粒子在垂直于磁場平面內(nèi)做勻速圓周運動。第25頁第25頁3．受力分析及解題觀點(1)帶電粒子在混合場中運動問題是電磁學(xué)知識和力學(xué)知識結(jié)合，分析方法和力學(xué)問題分析方法基本相同，不同之處是多了電場力、洛倫茲力。(2)帶電粒子在混合場中運動問題除了利用力學(xué)即動力學(xué)觀點、能量觀點來分析外，還要注意電場和磁場對帶電粒子作用特點，如電場力做功與路徑無關(guān)，洛倫茲力方向一直和運動速度方向垂直永不做功等。第26頁第26頁3．［雙選］(·南京模擬)某空間存在水平方向勻強電場(圖中未畫出)，帶電小球沿如圖7－4所表示直線斜向下由A點沿直線向B點運動，此空間同時存在由A指向圖7－4

B勻強磁場，則下列說法正確是 (

)A．小球一定帶正電B．小球也許做勻速直線運動C．帶電小球一定做勻加速直線運動D．運動過程中，小球機械能增大第27頁第27頁解析：由于重力方向豎直向下，空間存在磁場，且直線運動方向斜向下，與磁場方向相同，故不受磁場力作用，電場力必水平向右，但電場詳細方向未知，故不能判斷帶電小球電性，選項A錯誤；重力和電場力合力不為零，故不是勻速直線運動，因此選項B錯誤；由于重力與電場力合力方向與運動方向相同，故小球一定做勻加速運動，選項C正確；運動過程中由于電場力做正功，故機械能增大，選項D正確。答案：CD第28頁第28頁第29頁第29頁第30頁第30頁[命題視角1]如圖7－5所表示，有一個正方形勻強磁場區(qū)域abcd，e是ad中點，f是cd中點，假如在a點沿對角線方向以速度v射入一帶負電粒子，正好從e點射出，則 (

)圖7－5A．假如粒子速度增大為本來二倍，將從d點射出B．假如粒子速度增大為本來三倍，將從f點射出C．假如粒子速度不變，磁場磁感應(yīng)強度變?yōu)楸緛矶?，也將從d點射出D．只改變粒子速度使其分別從e、d、f點射出時，從e點射出所用時間最短第31頁第31頁第32頁第32頁[命題視角2]

(·新課標全國卷)如圖6－7，在區(qū)域Ⅰ(0≤x≤d)和區(qū)域Ⅱ(d<x≤2d)內(nèi)分別存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小分別為B和2B，方向相反，且都垂直于Oxy平面。一質(zhì)量為m、帶電荷量q(q>0)粒子a于某時刻從y軸上P點射入圖6－7區(qū)域Ⅰ，其速度方向沿x軸正向。已知a在離開區(qū)域Ⅰ時，速度方向與x軸正向夾角為30°；此時，另一質(zhì)量和電荷量均與a相同粒子b也從P點沿x軸正向射入?yún)^(qū)域Ⅰ，其速度大小是a1/3。不計重力和兩粒子之間互相作用力。求第33頁第33頁(1)粒子a射入?yún)^(qū)域Ⅰ時速度大??；(2)當a離開區(qū)域Ⅱ時，a、b兩粒子y坐標之差。第34頁第34頁[自主嘗試]

(1)設(shè)粒子a在Ⅰ內(nèi)做勻速圓周運動圓心為C(在y軸上)，半徑為Ra1，粒子速率為va，運動軌跡與兩磁場區(qū)域邊界交點為P′，如圖。由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得第35頁第35頁第36頁第36頁第37頁第37頁第38頁第38頁第39頁第39頁第40頁第40頁[沖關(guān)錦囊]處理該類問題慣用幾種幾何關(guān)系(1)四個點：分別是入射點、出射點、軌跡圓心和入射速度直線與出射速度直線交點。(2)六條線：兩段軌跡半徑，入射速度直線和出射速度直線，入射點與出射點連線，圓心與兩條速度直線交點連線。前面四條邊構(gòu)成一個四邊形，后面兩條為對角線。(3)三個角：速度偏轉(zhuǎn)角、圓心角、弦切角，其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角，也等于弦切角兩倍。第41頁第41頁第42頁第42頁[命題視角1]如圖7－8所表示，在xOy坐標系中有虛線OA，OA與x軸夾角θ＝30°，OA與y軸之間區(qū)域有垂直紙面向外勻強磁場，OA與x軸之間區(qū)域有沿x軸正方向勻圖7－8強電場，已知勻強磁場磁感應(yīng)強度B＝0.25T，勻強電場電場強度E＝5×105N/C。現(xiàn)從y軸上P點沿與y軸正方向夾角60°方向以初速度v0＝5×105m/s射入一個質(zhì)量m＝第43頁第43頁第44頁第44頁第45頁第45頁第46頁第46頁[答案]

(1)0.2m

(3)1.19×10－6s

(3)x＝0.6m第47頁第47頁第48頁第48頁(1)兩金屬板間所加電場場強大??；(2)勻強磁場磁感應(yīng)強度B大小。第49頁第49頁第50頁第50頁第51頁第51頁[沖關(guān)錦囊](1)依據(jù)區(qū)域和運動規(guī)律不同，將粒子運動過程劃分為幾個不同階段，對不同階段選取不同規(guī)律處理。(2)聯(lián)絡(luò)粒子在不同階段運動物理量是速度，因此確定帶電粒子在場區(qū)邊界速度(包含大小和方向)是處理該類問題關(guān)鍵。第52頁第52頁第53頁第53頁第54頁第54頁(1)帶電粒子在xOy平面內(nèi)做勻速直線運動速度v0大小和方向；(2)帶電粒子在xOy平面內(nèi)做勻速圓周運動時電場強度大小和方向；(3)若勻速圓周運動時正好未離開第Ⅰ象限，x軸上入射點P應(yīng)滿足何條件？第55頁第55頁第56頁第56頁第57頁第57頁第58頁第58頁整理并代入數(shù)據(jù)得R＝0.2m由幾何知識得OP＝R＋Rsin60°－PQcos60°＝0.27m即x軸上入射點P離O點距離至少為0.27m。[答案]

(1)2m/s方向斜向上與x軸夾角為60°(2)1N/C方向豎直向上(3)P離O距離至少為0.27m第59頁第59頁第60頁第60頁(1)小球運動到O點時速度大??；(2)懸線斷裂前瞬間拉力大小；(3)ON間距離。第61頁第61頁第62頁第62頁[答案]

(1) 2m/s

(2)8.2N

(3)3.2m第63頁第63頁[沖關(guān)錦囊]處理帶電體在復(fù)合場中運動問題應(yīng)注意下列幾點(1)受力分析是基礎(chǔ)，在受力分析時要注意題目的條件如重力是否考慮等。(2)運動分析是關(guān)鍵。在運動分析過程中要注意物體做直線運動、曲線運動及圓周運動、類平拋運動條件。比如不計重力帶電粒子在電場和磁場中做直線運動時一定是勻速直線運動；在混合場內(nèi)做勻速圓周運動時電場力與重力合力一定為零。第64頁第64頁(3)依據(jù)不同運動過程及物理模型選擇適當物理規(guī)律列方程求解。(4)慣用物理規(guī)律有：共點力平衡條件、運動學(xué)公式、動能定理、能量守恒定律及功效關(guān)系等。(5)慣用方法有等效法、假設(shè)法、類比法等。第65頁第65頁第66頁第66頁[命題視角1]如圖7－15甲所表示，豎直放置金屬板AB中間開有小孔，小孔連線沿水平放置金屬板CD中軸線。粒子源P能夠連續(xù)地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q帶正電粒子，粒子以極小初速度進入A、B板間，其初速度忽略不計。粒子在A、B板間被加速后，再進入C、D板間偏轉(zhuǎn)，均能從此電場中射出，且粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時速度方向反向延長線通過O點。第67頁第67頁第68頁第68頁圖7－15(1)求粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時，在垂直于板方向偏移最大距離；(2)若所有粒子均不能從環(huán)形帶磁場右側(cè)穿出，求環(huán)形帶磁場最小寬度。第69頁第69頁第70頁第70頁第71頁第71頁第72頁第72頁第73頁第73頁[命題視角2]水平放置平行金屬板M、N之間存在豎直向上勻強電場和垂直紙面交變磁場