高中物理 第三章 磁場(chǎng)章末小結(jié)課件 新人教版選修31

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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教版人教版 選修選修3-1 磁磁場(chǎng)場(chǎng)第三章第三章1.1.1集合的概念章末小結(jié)章末小結(jié)第三章第三章1.1.1集合的概念規(guī)律方法規(guī)律方法2觸及高考觸及高考3考題探析考題探析4臨場(chǎng)練兵臨場(chǎng)練兵5知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)1知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)規(guī)律方法規(guī)律方法 一、有關(guān)安培力問(wèn)題的分析與計(jì)算 安培力是一種性質(zhì)力，既可以使通電導(dǎo)體靜止、運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，又可以對(duì)通電導(dǎo)體做功，因此，有關(guān)安培力問(wèn)題的分析與計(jì)算的基本思路和方法與力學(xué)問(wèn)題一樣，先取研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，判斷通電導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況，然后根據(jù)題目中的條件由牛頓定律或動(dòng)能定理等規(guī)律求解。

2、具體求解應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手分析。 1安培力的大小 當(dāng)通電導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，F(xiàn)ILB；當(dāng)通電導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，F(xiàn)0；當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場(chǎng)方向的夾角為時(shí)，F(xiàn)ILBsin。 2安培力的方向 由左手定則判斷，安培力垂直于磁場(chǎng)的方向，也垂直于導(dǎo)線的方向，即安培力垂直于磁場(chǎng)和導(dǎo)線所決定的平面，但磁場(chǎng)與導(dǎo)線可以不垂直。 3解決安培力問(wèn)題的一般步驟 先畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線的方向，用左手定則確定通電導(dǎo)線所受安培力的方向；根據(jù)受力分析確定通電導(dǎo)體所處的狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)過(guò)程；根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律或動(dòng)能定理求解。 點(diǎn)評(píng)：正確分析安培力的大小和方向是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵。 二、有關(guān)洛倫茲力的多解問(wèn)題 要充分考慮帶電粒子

3、的電性、磁場(chǎng)方向、軌跡及臨界條件的多種可能性，畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡，分階段、分層次地求解。常見的多解問(wèn)題有以下幾種： 1帶電粒子電性不確定造成多解 受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電，也可能帶負(fù)電，在相同的初速度的條件下，正負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，形成多解。 如圖甲所示，帶電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如帶正電，其軌跡為a，如帶負(fù)電，其軌跡為b。 2磁場(chǎng)方向不確定形成多解 有些題目只告訴了磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，而未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，此時(shí)必須要考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定而形成的多解。 如圖乙所示，帶正電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如B垂直紙面向里，其軌跡為a，如B垂直紙面向外，其軌跡為b。 3

4、臨界狀態(tài)不惟一形成多解 帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí)，由于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過(guò)去了，也可能轉(zhuǎn)過(guò)180從入射界面這邊反向飛出，如圖丙所示，于是形成了多解。 4運(yùn)動(dòng)的往復(fù)性形成多解 帶電粒子在部分是電場(chǎng)，部分是磁場(chǎng)的空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)往往具有往復(fù)性，從而形成多解。如圖丁所示。 答案：ACD 點(diǎn)評(píng)：解此類題目時(shí)，對(duì)題目挖掘不深，理解不全面，是導(dǎo)致失誤的主要原因。 三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 復(fù)合場(chǎng)是指電場(chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)并存，或其中某兩種場(chǎng)并存的場(chǎng)，或場(chǎng)分區(qū)域存在。力的特點(diǎn)力的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)重力場(chǎng)重力場(chǎng)大?。捍笮。篏mg方向：豎直向下方向：豎直向下重力做功與路

5、徑無(wú)關(guān)重力做功與路徑無(wú)關(guān)重力做功改變重力勢(shì)能重力做功改變重力勢(shì)能靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)大小：大?。篎qE方向：正電荷受力方向方向：正電荷受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同；負(fù)正電荷受力方向同；負(fù)正電荷受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)WqU電場(chǎng)力做功改變電勢(shì)能電場(chǎng)力做功改變電勢(shì)能磁場(chǎng)磁場(chǎng)洛倫茲力的大?。郝鍌惼澚Φ拇笮。篎qvB方向：符合左手定則方向：符合左手定則洛倫茲力不做功，不改洛倫茲力不做功，不改變電荷的動(dòng)能變電荷的動(dòng)能三種場(chǎng)的比較三種場(chǎng)的比較 四、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分類 1靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零

6、時(shí)，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 2勻速圓周運(yùn)動(dòng) 在三場(chǎng)并存的區(qū)域中，當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力大小相等、方向相反時(shí)，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 3較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一條直線上，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧，也不是拋物線。 4.分階段運(yùn)動(dòng) 帶電粒子可能依次通過(guò)幾種不同情況的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段組成。 注意：研究帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先要明確各種不同力的性質(zhì)和特點(diǎn)；其次要正確地畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡，再選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律

7、求解。一般情況下，電子、質(zhì)子、粒子等微觀粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受的重力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力，因而重力可以忽略，如果有具體數(shù)據(jù)，可以通過(guò)比較來(lái)確定是否考慮重力，在有些情況下需要由題設(shè)條件來(lái)確定是否考慮重力。 求解帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般步驟是：(1)選帶電粒子為研究對(duì)象；(2)對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析；(3)依據(jù)受力情況判定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)形式；(4)分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程并結(jié)合力學(xué)規(guī)律列方程或畫圖像，然后求解。 (1)小球第1s末的速度。 (2)小球在前2s內(nèi)的位移。 (3)第6s內(nèi)小球離開斜面的最大距離。 點(diǎn)評(píng)：本題屬于典型的帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，正確分析帶電粒子在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的受力，得出粒子

8、在偶數(shù)秒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)是解題的關(guān)鍵。觸及高考觸及高考 綜合分析近幾年來(lái)新課標(biāo)地區(qū)各省份高考題，發(fā)現(xiàn)高考命題在本章呈現(xiàn)以下規(guī)律： 1本章知識(shí)在高考中主要考查磁場(chǎng)的基本概念、安培力和洛倫茲力的判斷和應(yīng)用。側(cè)重于帶電粒子在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題。多以選擇題和綜合計(jì)算題的形式出現(xiàn)。 2帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是高考的重點(diǎn)之一，能綜合考查重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力的分析，各種力做功、能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，圓周運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)知識(shí)，以及考生的分析和綜合應(yīng)用能力。覆蓋考點(diǎn)較多，是歷年高考的一個(gè)命題熱點(diǎn)，難度較大，在學(xué)習(xí)中我們要加倍努力。考題探析考題探析(2014新課標(biāo)全國(guó)卷，20)下圖為某磁譜

9、儀部分構(gòu)件的示意圖。圖中，永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)，硅微條徑跡探測(cè)器可以探測(cè)粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡。宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子。當(dāng)這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是() A電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同 B電子與正電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同 C僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子 D粒子的動(dòng)能越大，它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小 答案：AC臨場(chǎng)練兵臨場(chǎng)練兵 1(2014新課標(biāo)全國(guó)卷，15)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說(shuō)法正確的是() A安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線 B安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向 C安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)

10、關(guān) D將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半 答案：B 答案：A 3(2014新課標(biāo)全國(guó)卷，16)如圖，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫出)。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出，從Q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)O。已知粒子穿越鋁板時(shí)，其動(dòng)能損失一半，速度方向和電荷量不變，不計(jì)重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為() 答案：D 答案：B 5(2014大綱全國(guó)卷，25)如圖，在第一象限存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面(xy平面)向外；在第四象限存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿x軸負(fù)向。在y軸正半軸上某點(diǎn)以與x軸正向平行、大小為v0的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子，該粒子在(d,0)點(diǎn)沿垂直于x軸的方向進(jìn)入電場(chǎng)。不計(jì)重力。若該粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為，求 (1 )電場(chǎng)強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值； (2)該粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。