高中物理 第3章 磁場(chǎng)章末小結(jié)課件 新人教版選修3-1.ppt
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成才之路 · 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 · 選修3-1,磁 場(chǎng),第三章,章末小結(jié),第三章,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。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θ時(shí),F(xiàn)=ILBsinθ。 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。,(北京市朝陽(yáng)區(qū)2014~2015學(xué)年高二下學(xué)期期末)電磁炮有很多優(yōu)點(diǎn),備受各國(guó)軍事家的重視,如圖是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定,其間安放金屬滑塊(即實(shí)驗(yàn)用彈丸)?;瑝K可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑行,且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入,經(jīng)過(guò)滑塊,再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電源,滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射。在發(fā)射過(guò)程中,滑塊所在位置始終可以簡(jiǎn)化為勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于紙面,其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為B=kI,如果兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為l,滑塊的質(zhì)量為m,滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為v0。以下說(shuō)法中正確的是( ),A.若使電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向同時(shí)反向,滑塊的發(fā)射方向也將隨之反向 B.若將電源提供的電流加倍,則滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為2v C.若使電源提供的電流加倍,則滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為4v D.若使滑塊的質(zhì)量加倍,則滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為0.5v,,答案:B,二、有關(guān)洛倫茲力的多解問(wèn)題 要充分考慮帶電粒子的電性、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(jiàn)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.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。,,如圖所示,圓錐體頂角為120°。質(zhì)量為m=1kg、帶電荷量為q=-1C的帶電小球被長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1m的輕細(xì)線系于圓錐體頂部,整個(gè)裝置處在方向豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,取g=10m/s2,欲使小球剛好不離開錐面,小球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可能為( ) A.0.866rad/s B.1rad/s C.4rad/s D.5rad/s,,答案:CD 點(diǎn)評(píng):此題疑難點(diǎn)在于①恰好離開錐面的條件,②小球轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何影響向心力。,,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。,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:①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)律求解。②一般情況下,電子、質(zhì)子、α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)律列方程或畫圖象,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,得出粒子在偶數(shù)秒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)是解題的關(guān)鍵。,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。,(2015·全國(guó)卷Ⅱ,19)有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 Ⅰ 和 Ⅱ,Ⅰ 中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是 Ⅱ 中的k倍。兩個(gè)速率相同的電子分別在兩磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)。與 Ⅰ 中運(yùn)動(dòng)的電子相比,Ⅱ 中的電子( ) A.運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑是Ⅰ中的k倍 B.加速度的大小是Ⅰ中的k倍 C.做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是Ⅰ中的k倍 D.做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度與Ⅰ中的相等,答案:AC,(2015·四川理綜,7)如圖所示,S處有一電子源,可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子,平板MN垂直于紙面.在紙面內(nèi)的長(zhǎng)度L=9.1 cm,中點(diǎn)O與S間的距離d=4.55 cm,MN與SO直線的夾角為θ,板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0×10-4 T。電子質(zhì)量m=9.1×10-31 kg,電量e=-1.6×10-19 C,不計(jì)電子重力。電子源發(fā)射速度v=1.6×106 m/s的一個(gè)電子,該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度為l,則( ),A.θ=90°時(shí),l=9.1 cm B.θ=60°時(shí),l=9.1 cm C.θ=45°時(shí),l=4.55 cm D.θ=30°時(shí),l=4.55 cm,,答案:AD,,一、選擇題(1題為單選題,2題為多選題) 1.(2015·全國(guó)卷Ⅰ,14)兩相鄰勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子(不計(jì)重力),從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后,粒子的( ) A.軌道半徑減小,角速度增大 B.軌道半徑減小,角速度減小 C.軌道半徑增大,角速度增大 D.軌道半徑增大,角速度減小 答案:D,2.(2015·全國(guó)卷Ⅱ,18)指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針,下列說(shuō)法正確的是( ) A.指南針可以僅具有一個(gè)磁極 B.指南針能夠指向南北,說(shuō)明地球具有磁場(chǎng) C.指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾 D.在指南針正上方附近沿指針?lè)较蚍胖靡恢睂?dǎo)線,導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn) 答案:BC,解析:指南針不可以僅具有一個(gè)磁極,故A錯(cuò)誤;指南針能夠指向南北,說(shuō)明地球具有磁場(chǎng),故B正確;當(dāng)附近的鐵塊磁化時(shí),指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾,故C正確;根據(jù)安培定則,在指南針正上方附近沿指針?lè)较蚍胖靡恢睂?dǎo)線,導(dǎo)線通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),指南針會(huì)偏轉(zhuǎn)。故D錯(cuò)誤。,二、非選擇題 3.(2015·全國(guó)卷Ⅰ,24)如圖,一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中;磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過(guò)開關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連,電路總電阻為2Ω。已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5cm;閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3cm。重力加速度大小取10m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量。,答案:安培力的方向豎直向下,金屬棒的質(zhì)量為0.01kg,,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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