高二物理人教版選修3-1課件 第3章《磁場》本章優(yōu)化總結(jié)

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歡迎進(jìn)入物理課堂 本章優(yōu)化總結(jié) 1 通電導(dǎo)線在磁場中會受到安培力作用 由于安培力的方向與電流的方向 磁場的方向之間存在著較復(fù)雜的空間方位關(guān)系 因此要求學(xué)生有較強(qiáng)的空間想像力 并且善于把立體圖改畫成平面圖 將此類題目處理好要注意兩點(diǎn) 1 分析安培力的方向應(yīng)牢記安培力方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直又跟電流方向垂直 2 畫出導(dǎo)體受力的平面圖 2 安培力與以前各章節(jié)知識均能綜合到一起 其分析與解決問題的方法與力學(xué)方法相同 只不過是在分析受力時再加一種安培力即可 如圖3 1所示 電源電動勢E 2V 內(nèi)阻r 0 5 豎直導(dǎo)軌寬L 0 2m 導(dǎo)軌電阻不計 另有一金屬棒質(zhì)量m 0 1kg 電阻R 0 5 它與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù) 0 4 靠在導(dǎo)軌的外面 為使金屬棒不滑動 施加一與紙面夾角為30 且與導(dǎo)體棒垂直指向紙里的勻強(qiáng)磁場 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 g取10m s2 求 1 此磁場的方向 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍 圖3 1 解析 1 要使金屬棒靜止 安培力應(yīng)斜向上指向紙里 畫出由a b的側(cè)視圖 并對棒ab受力分析如圖3 2所示 經(jīng)分析知磁場的方向斜向下指向紙里 圖3 2 2 如圖3 2所示 當(dāng)ab棒有向下滑的趨勢時 受摩擦力向上為Ff 則 Fsin30 Ff mg 0 F B1IL Ff Fcos30 I E R r 聯(lián)立四式并代入數(shù)值得B1 3 0T 當(dāng)ab棒有向上滑的趨勢時 受摩擦力向下為Ff 則 F sin30 Ff mg 0 Ff F cos30 F B2IL 可解得B2 16 3T 所以若保持金屬棒靜止不滑動 磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足3 0T B 16 3T 答案 1 斜向下 2 3 0T B 16 3T 電偏轉(zhuǎn) 和 磁偏轉(zhuǎn) 分別是利用電場和磁場對運(yùn)動電荷施加作用力 從而控制其運(yùn)動方向 由于磁場和電場對電荷的作用具有不同的特征 使得兩種偏轉(zhuǎn)存在著差別 如圖3 3所示 a b是一對水平放置的平行金屬板 板間存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場 一個不計重力的帶電粒子從兩板左側(cè)正中位置以初速度v沿平行于金屬板的方向進(jìn)入場區(qū) 帶電粒子進(jìn)入場區(qū)后將向上偏轉(zhuǎn) 并恰好從a板的右邊緣處飛出 若撤去電場 在兩金屬板間加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 則相同的帶電粒子從同一位置以相同的速度進(jìn)入場區(qū)后將向下偏轉(zhuǎn) 并恰好從b板的右邊緣處飛出 現(xiàn)上述的電場和磁場同時存在于兩金屬板之間 仍讓相同的帶電粒子從同一位置以相同的速度進(jìn)入場區(qū) 則下面的判斷中正確的是 圖3 3 A 帶電粒子將做勻速直線運(yùn)動B 帶電粒子將偏向a板一方做曲線運(yùn)動C 帶電粒子將偏向b板一方做曲線運(yùn)動D 無法確定帶電粒子做哪種運(yùn)動 解析 設(shè)板長為L 板間距為d 場強(qiáng)為E 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 如圖3 4所示 若只加電場 恰好從a板邊緣飛出 則有 圖3 4 答案 B 帶電粒子在電場 磁場和重力場并存的復(fù)合場中運(yùn)動分類 1 若粒子所受的電場力 洛倫茲力和重力的合力為零 則粒子做勻速直線運(yùn)動 2 若粒子所受勻強(qiáng)電場的電場力和重力平衡 那么粒子在勻強(qiáng)磁場的洛倫茲力作用下有可能做勻速圓周運(yùn)動 3 若粒子所受的電場力 洛倫茲力和重力的合力方向與速度方向不在同一直線上 粒子做非勻變速曲線運(yùn)動 在這種情況下 雖然粒子的軌跡不是簡單的曲線 但由于洛倫茲力不做功 重力和電場力做的功只由初末位置的高度差和電勢差決定 所以一般應(yīng)用動能定理或能量守恒定律來求解會比較方便 在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中 有一傾角為 足夠長的光滑絕緣斜面 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直紙面向外 電場方向豎直向上 有一質(zhì)量為m 帶電荷量為 q的小球靜止在斜面頂端 這時小球?qū)π泵娴恼龎毫η『脼榱?如圖3 5所示 若迅速把電場方向反轉(zhuǎn)為豎直向下 小球能在斜面上連續(xù)滑行多遠(yuǎn) 所用時間是多少 1 2009年高考全國卷 如圖3 6所示一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中 且與磁場方向 垂直于紙面向里 垂直 線段ab bc和cd的長度均為L 且 abc bcd 135 流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I 方向如圖中箭頭所示 導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力 圖3 6 解析 選A 每段導(dǎo)線所受安培力的大小為F BIL 受力情況如圖所示 F合 1 BIL 方向沿紙面向上 A對 2 2009年高考北京理綜卷 如圖3 7所示的虛線區(qū)域內(nèi) 充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直向下的勻強(qiáng)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(diǎn)射入磁場 電場區(qū)域 恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O 點(diǎn) 圖中未標(biāo)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(diǎn)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(diǎn)下方B 穿出位置一定在O 點(diǎn)上方C 運(yùn)動時 在電場中的電勢能一定減小D 在電場中運(yùn)動時 動能一定減小 圖3 7 解析 選C 由左手定則判定帶電粒子a所受洛倫茲力的方向 可知最初時刻粒子所受洛倫茲力與電場力方向相反 若qE qvB 則洛倫茲力將隨著粒子速度方向和大小的不斷改變而改變 粒子所受電場力qE和洛倫茲力qvB的合力不可能與速度方向在同一直線上而做直線運(yùn)動 既然在復(fù)合場中粒子做直線運(yùn)動 說明qE qvB OO 連線與電場線垂直當(dāng)撤去磁場時 粒子僅受電場力 做類平拋運(yùn)動 電場力一定做正功 電勢能減少 動能增加 故選C 3 2009年高考廣東單科卷 如圖3 8所示 表面粗糙的斜面固定于地面上 并處在方向垂直紙面向外 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中 質(zhì)量為m 帶電量為 Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑 在滑塊下滑的過程中 下列判斷正確的是 圖3 8 A 滑塊受到的摩擦力不變B 滑塊到達(dá)地面時的動能與B的大小無關(guān)C 滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下D B很大時 滑塊可能靜止于斜面上 解析 選C 由左手定則知C正確 而Ff FN mgcos Bqv 要隨速度增加而變大 A錯誤 若滑塊滑到底端已達(dá)到勻速運(yùn)動狀態(tài) 應(yīng)有Ff mgsin 可得v cos 可看到v隨B的增大而減小 若在滑塊滑到底端時還處于加速運(yùn)動狀態(tài) 則在B越強(qiáng)時 Ff越大 滑塊克服阻力做功越多 到達(dá)斜面底端的速度越小 B錯誤 當(dāng)滑塊能靜止于斜面上時應(yīng)有mgsin mgcos 即 tan 與B的大小無關(guān) D錯誤 4 2009年高考寧夏理綜卷 如圖3 9所示 在第一象限有一勻強(qiáng)電場 場強(qiáng)大小為E 方向與y軸平行 在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場 磁場方向與紙面垂直 一質(zhì)量為m 電荷量為 q q 0 的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點(diǎn)處射入電場 在x軸上的Q點(diǎn)處進(jìn)入磁場 并從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開磁場 粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡與y軸交于M點(diǎn) 已知OP l OQ 不計重力 求 1 M點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O間的距離 2 粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到M點(diǎn)所用的時間 圖3 9 解析 1 帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動 在y軸負(fù)方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動 設(shè)加速度的大小為a 在x軸正方向上做勻速直線運(yùn)動 設(shè)速度為v0 粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)所用的時間為t1 進(jìn)入磁場時速度方向與x軸正方向的夾角為 則 聯(lián)立 式 并代入數(shù)據(jù)得 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全