《高考设计》2019高考一轮复习人教物理课件：第九章+磁场9.3
高考物理一轮复习第九章磁场本章学科素养提升课件.ppt
第九章 磁场
自主阅读素材9 本章学科素养提升
Hale Waihona Puke 感谢你的聆听1思维建模能力的培养
模型概述 带电粒子在周期性变化的电、磁场中的运动是高中物理的一个难点．题 目中的运动情景复杂、综合性强，将场的性质、运动学规律、牛顿运动 定律、功能关系以及交变电场等知识有机地结合，对空间想象能力、物 理过程和运动规律的综合分析能力，以及利用数学知识解决物理问题的 能力要求较高．
(有时候还要找出圆心角)； (4)结合粒子运动的半径公式 r＝mBqv(或周期公式 T＝2qπBm)即可得出所求的
物理量.
2019-9-13
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12
【例2】 如图所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀
强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ和Ⅱ中，直径A2A4与 直径A1A3之间的夹角为α＝60°.一质量为m、电荷量为q的带正电 粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成β＝ 30°角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4 的方向经过圆心进入Ⅱ区，最后再从A4处射出磁场. 已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求：
(1)粒子在磁场区域Ⅰ和Ⅱ中运动的轨道半径R1与R2的比值； 答案 2
(2)Ⅰ区和Ⅱ区中磁场的磁感应强度B1和B2的大小.
2019-9-13
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答案 解析
5πm 5πm 6qt 3qt
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解析
2019-9-13
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5
(3)若 B0＝4mqdv0，为使粒子仍能垂直打在 P 板上，求 TB.
解析
答案 见解析
2019-9-13
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7
方法感悟
高三物理一轮复习精品教案——第九章_磁场
第九章 磁 场第一讲 磁场及其对电流的作用一、基本概念（一）磁场、磁感应强度和磁通量1.磁场(1)磁场：磁极、电流和运动电荷周围存在的一种物质；(2)磁场的方向：规定小磁针在磁场中N 极的受力方向(或小磁针静止时N 极的指向)为该处磁场方向.2.磁感应强度定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受安培力与电流的比值.大小：B ＝ILF ，单位：特斯拉(符号：T). 方向：磁场中某点的磁感应强度方向是该点磁场的方向，即通过该点的磁感线的切线方向；磁感应强度的大小由磁场本身决定，与放入磁场中的电流无关.磁感应强度是矢量.3.磁通量(Φ)在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S ，我们把B 与S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量.用公式表示为：Φ＝BS .磁通量是标量，但有方向.（二）磁感线和电流的磁场1.磁感线及其特点：用来形象描述磁场的一组假想曲线，任意一点的切线方向为该点磁场方向，其疏密反映磁场的强弱；在磁体外部磁感线由N 极到S 极，在内部由S 极到N 极，形成一组永不相交的闭合曲线.2.几种常见的磁感线(1)条形磁铁的磁感线：外部中间位置磁感线切线与条形磁铁平行；(2)蹄形磁铁的磁感线：(3)电流的磁感线：电流方向与磁感线方向的关系由安培定则来判定.①地磁场的N 极在地理南极附近，S 极在地理北极附近；②地磁场B 的水平分量(B x )总是从地球南极指向地球北极，而竖直分量B y 在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下；③在赤道平面上，距离表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北.(5)匀强磁场的磁感线：磁场的强弱及方向处处相同；其磁感线是疏密相同，方向相同的平行直线；距离很近的两个异名磁极之间的磁场及通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)，都可以认为是匀强磁场.（三）磁场对电流的作用——安培力1.安培力(1)安培力的大小F ＝BILsin θ(θ为B 与I 的夹角).①此公式适用于任何磁场，但只有匀强磁场才能直接相乘.②L 应为有效长度，即曲线的两端点连线在垂直于磁场方向的投影长度，相应的电流方向沿L 由始端流向终端.任何形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以通电后，闭合线圈受到的安培力的矢量和为零.③当θ＝90°时，即B 、I 、L 两两相互垂直，F ＝ BIL ；当θ＝0°时，即B 与I 平行，F ＝0；(2)安培力的方向：用左手定则来判定安培力(F)的方向既与磁场(B)方向垂直，又与电流I 的方向垂直，安培力F 垂直于B 与I 决定的平面，但B 与I 可以不垂直.2.等效分析法（几个特例）环形电流可以等效成条形磁铁，通电螺线管可等效成很多的环形电流.3.推论分析法(1)两直线电流相互平行时无转动趋势，方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥；(2)两直线电流不平行时有转动到相互平行且方向相同的趋势；二、例题【例1】以下说法正确的是( )A.电流元在磁场中受磁场力为F ，则B ＝ILF ，电流元所受磁场力F 的方向即为该点的磁场方向 B.电流元在磁场中受磁场力为F ，则磁感应强度可能大于或等于ILF C.磁场中电流元受磁场力大的地方，磁感应强度一定大D.磁感应强度为零的地方，一小段通电直导线在该处一定不受磁场力【解析】判断磁感应强度的大小，需在电流元受力最大的前提下进行，且电流元受磁场力方向与该点磁场方向垂直，故A 错，B 对.电流元在磁场中所受磁场力与其放置的位置有关，电流元受力大的地方磁感应强度不一定大，故C 错.【答案】BD【例2】弹簧秤下挂一条形磁棒，其中条形磁棒N 极的一部分位于未通电的螺线管内，如图所示.下列说法正确的是( )A.若将a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤示数将减小B.若将a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤示数将增大C.若将b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤示数将增大D.若将b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤示数将减小【解析】条形磁铁在本题中可以看做小磁针，当a 接电源正极时，条形磁铁的N 极方向与螺线管的磁感线方向相反，相互排斥，示数减小，A 对，B 错；同理C 对，D 错.【答案】AC【例3】如图所示，电流从A 点分两路通过环形支路再汇合于B 点，已知两个支路的金属材料相同，但截面积不相同，上面部分的截面积较大，则环形中心O 处的磁感应强度方向是 ( )A.垂直于环面指向纸内B.垂直于环面指向纸外C.磁感应强度为零D.斜向纸内【解析】两个支路在O 处的磁感应强度方向均在垂直于圆环方向上，但上面支路的电流大，在O 处的磁感应强度较大，故叠加后应为垂直于纸面向里，选择A.【答案】A【例4】在倾角为α的光滑斜面上置一通有电流I 、长为L 、质量为m 的导体棒(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B 的最小值和方向；(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度的大小和方向；(3)若使棒静止在斜面上且要求B 垂直于L ，可外加磁场的方向范围.【解析】此题属于电磁学和静力学的综合题，研究对象为通电导体棒，所受的力有重力mg 、弹力F N 、安培力F ，属于三个共点力平衡问题.棒受到的重力mg ，方向竖直向下，弹力垂直于斜面，大小随安培力的变化而变化；安培力始终与磁场方向及电流方向垂直，大小随磁场方向不同而变.(1)由平衡条件可知：斜面的弹力和安培力的合力必与重力mg 等大、反向，故当安培力与弹力方向垂直即沿斜面向上时，安培力大小最小，由平衡条件知B ＝ILmg ，所以，由左手定则可知B 的方向应垂直于斜面向上.(2)棒静止在斜面上，且对斜面无压力，则棒只受两个力作用，即竖直向下的重力mg 和安培力F 作用，由平衡条件可知F ＝mg ，且安培力F 竖直向上，故B ＝ILmg ，由左手定则可知B 的方向水平向左.(3)此问的讨论只是问题的可能性，并没有具体研究满足平衡的定量关系，为了讨论问题的方便，建立如图所示的直角坐标系.欲使棒有可能平衡，安培力F的方向需限定在mg和F N的反向延长线F2和F1之间.由图不难看出，F的方向应包括F2的方向，但不能包括F1的方向，根据左手定则，B与＋x的夹角θ应满足α＜θ≤π【例5】两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（填“顺时针”或“逆时针”）转动，同时（填“靠近”或“离开”）导线ab【解析】(1)两直线电流相互平行时无转动趋势，方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥；(2)两直线电流不平行时有转动到相互平行且方向相同的趋势.【答案】逆时针、靠近三、练习1.（双选）下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是( )A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向2.一根导线长0.2 m，通有3 A的电流，垂直磁场放入磁场中某处受到的磁场力是6×10－2N，则该处的磁感应强度大小B为 T；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度大小为 T.若把这根通电导线放入磁场中的另外一点，所受磁场力为12×10－2N，则该点磁感应强度大小为≥ T.3.三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，如图所示，现使每条通电导线在斜边中点O所产生的磁感应强度的大小为B.则该处的实际磁感应强度的大小和方向如何？4.如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动5．匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场)中长2cm的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的电流为2A时，它受到的磁场力大小为4×10－3N，问：(1)该处的磁感应强度B是多大？(2)若电流不变，导线长度减小到1cm，则它受到的磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？(3)若导线长不变，电流增大为5A，则它受到的磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？(4)若让导线与磁场平行，该处的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？6.（双选）如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法 ( )A、适当增大电流IB、将电流反向并适当改变大小C、适当增大磁场D、将磁场反向并适当改变大小7.如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( )A．静止不动 B．向纸外平动C．N极向纸外，S极向纸内转动 D．N极向纸内，S极向纸外转动第二讲磁场对运动电荷的作用一、基本概念（一）洛伦兹力和粒子在磁场中的运动1.洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力.通电导线在磁场中受到的安培力是在导线中定向移动的电荷受到的洛伦兹力的合力的表现.(1)大小：当v∥B时，F＝0 ；当v⊥B时，F＝qvB .(2)方向：用左手定则判定，其中四指指向正电荷运动方向(或负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向是正电荷受力的方向.洛伦兹力垂直于磁感应强度与速度所决定的平面.2.带电粒子在磁场中的运动(不计粒子的重力)(1)若v∥B，带电粒子做平行于磁感线的匀速直线运动.(2)若v⊥B，带电粒子在垂直于磁场方向的平面内以入射速度v做匀速圆周运动.洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动所需的向心力，由牛二qvB ＝R v 2得带电粒子运动的轨道半径R ＝qB m v ，运动的周期T ＝qBm π2.1.圆心的确定一般有以下四种情况：(1)已知粒子运动轨迹上两点的速度方向，作这两速度的垂线，交点即为圆心.(2)已知粒子入射点、入射方向及运动轨迹上的一条弦，作速度方向的垂线及弦的垂直平分线，交点即为圆心.(3)已知粒子运动轨迹上的两条弦，作出两弦垂直平分线，交点即为圆心.(4)已知粒子在磁场中的入射点、入射方向和出射方向(不一定在磁场中)，延长(或反向延长)两速度方向所在直线使之成一夹角，作出这一夹角的角平分线，角平分线上到两直线距离等于半径的点即为圆心.2.半径的确定和计算.圆心找到以后，自然就有了半径，半径的计算一般是利用几何知识，常用到解三角形的方法及圆心角等于弦切角的两倍等知识.3.在磁场中运动时间的确定，利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于360°计算出圆心角θ的大小，由公式t ＝︒360θT 可求出运动时间，有时也用弧长与线速度的比t ＝v l . （三）两类典型问题1.极值问题：常借助半径R 和速度v(或磁场B)之间的约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，求出临界点，然后利用数学方法求解极值.注意：(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切；(2)当速度v 一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长.2.多解问题：多解形成的原因一般包含以下几个方面：(1)粒子电性不确定；(2)磁场方向不确定；(3)临界状态不唯一；(4)粒子运动的往复性等.二、例题【例1】一个质量m ＝0.1 g 的小滑块，带有q ＝5×10－4 C 的电荷，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(斜面绝缘)，斜面置于B ＝0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示.小滑块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面.问：(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？(3)该斜面的长度至少多长？【解析】(1)小滑块沿斜面下滑过程中，受到重力mg 、斜面支持力F N 和洛伦兹力F.若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F 方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷.(2)小滑块沿斜面下滑时，垂直斜面方向的加速度为零，有qvB ＋F N －mgcos α＝0当F N ＝0时，小滑块开始脱离斜面，此时qvB ＝mgcos α得v ＝431055.02310101.0 cos --⨯⨯⨯⨯⨯=qB mg αm/s=23m/s(3)下滑过程中，只有重力做功，由动能定理得mgxsin α＝21mv 2 斜面的长度至少应是x ＝5.0102)32( sin 222⨯⨯=αg v m ＝1.2 m【例2】如图所示，质量为m 的带正电小球，电荷量为q ，小球中间有一孔套在足够长的绝缘细杆上，杆与水平方向成θ角，与球的动摩擦因数为μ，此装置放在沿水平方向、磁感应强度为B 的匀强磁场中，若从高处将小球无初速度释放，小球在下滑过程中加速度的最大值为 ，运动速度的最大值为【解析】分析带电小球受力如图，在释放处a ，由于v 0＝0，无洛伦兹力，随着小球加速，产生垂直杆向上且逐渐增大的洛伦兹力F ，在b 处，F ＝mgcos θ，F f ＝0此时加速度最大，a m ＝gsin θ，随着小球继续加速，F 继续增大，小球将受到垂直杆向下的弹力F N ′，从而恢复了摩擦力，且逐渐增大，加速度逐渐减小，当F f ′与mgsin θ平衡时，小球加速结束，将做匀速直线运动，速度也达到最大值v m .在图中c 位置：F N ′＋mgcos θ＝Bqv m ① mgsin θ＝F f ′ ②F f ′＝μF N ′ ③ 由①②③式解得v m ＝) cos sin (θμθ+Bq mg 【例3】两平面荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为x 轴和y 轴，交点O 为原点，如图所示.在y>0、0<x<a 的区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，在y>0、x>a 的区域有垂直纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B.在O点处有一小孔，一束质量为m 、带电荷量为q(q>0)的粒子沿x 轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平的荧光屏上，使荧光屏发亮.入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各数值.已知速度最大的粒子在0<x<a 的区域中运动的时间与在x>a的区域中运动的时间之比为2∶5，在磁场中运动的总时间为7T/12，其中T 为该粒子在磁感应强度为B 的匀强磁场中做圆周运动的周期.试求两个荧光屏上亮线的范围(不计重力的影响).【解析】如右图所示，粒子在磁感应强度为B 的匀强磁场中运动的半径为r ＝qBmv 速度小的粒子将在x<a 的区域走完半圆，射到竖直屏上.半圆的直径在y轴上，半径的范围从0到a ，屏上发亮的范围从0到2a.轨道半径大于a 的粒子开始进入右侧磁场，考虑r ＝a 的极限情况，这种粒子在右侧的圆轨迹与x 轴在D 点相切(图中虚线)，OD ＝2a ，这是水平屏上发亮范围的左边界.速度最大的粒子的轨迹如图中实线所示，它由两段圆弧组成，圆心分别为C 和C ′，C 在y 轴上，由对称性可知C ′在x ＝2a 的直线上.设t 1为粒子在0<x<a 的区域中运动的时间，t 2为在x>a 的区域中运动的时间，由题意可知5221=t t ，t 1＋t 2＝127T 由此解得t 1＝6T ，t 2＝125T 再由对称性可得∠OCM ＝60°，∠MC ′N ＝60°∠MC ′P ＝360°×125＝150° 所以∠NC ′P ＝150°－60°＝90° 即为1/4圆周.因此圆心C ′在x 轴上.设速度为最大值时粒子的轨道半径为R ，由直角△COC ′可得2Rsin 60°＝2a ，R ＝332a 由图可知OP ＝2a ＋R ，因此水平荧光屏发亮范围的右边界坐标x ＝2(1＋33)a【例4】如图所示，一个质量为m ，电荷量大小为q 的带电微粒(忽略重力)，与水平方向成45°射入宽度为d 、磁感应强度为B 、方向垂直纸面向内的匀强磁场中，若使粒子不从磁场MN 边界射出，粒子的初速度大小应为多少？【解析】带电粒子垂直B 进入匀强磁场做匀速圆周运动，若不从边界MN 射出，粒子运动偏转至MN 边界时v 与边界平行即可.由左手定则可知：若粒子带正电荷，圆周轨迹由A →B ；若粒子带负电荷，圆周轨迹由A →C ，如图所示，圆周轨迹的圆心位置可根据粒子线速度方向垂直半径的特点，作初速度v 0的垂线与边界MN 的垂线的交点即为圆轨迹的圆心O 1与O 2.粒子带正电荷情况：粒子沿圆轨迹A →B 运动方向改变了45°，由几何关系可知∠AO 1B ＝45°，那么d ＝R 1－R 1·cos 45° ① R 1＝Bqmv 0 ②将②式代入①式得v 0＝mdqB )22(+ 即粒子若带正电荷，初速度满足0<v 0≤mdqB )22(+时将不从磁场边界MN 射出. 粒子带负电荷情况：粒子沿圆轨迹A →C 运动，方向改变了135°，由几何关系知∠AO 2C ＝135°，∠O 2AF＝45°，那么 d ＝R 2＋R 2·sin 45° ③ R 2＝Bqmv '0 ④ 将④式代入③式得v 0′＝mdqB )22(- 即粒子若带负电荷，初速度满足0<v 0′≤mdqB )22(-时，将不从磁场边界MN 射出. 【例5】如图所示，匀强磁场中放置一与磁感线平行的薄铅板，一个带电粒子垂直进入匀强磁场，以半径R 1＝20 cm 做匀速圆周运动，第一次垂直穿过铅板后以半径R 2＝19 cm 做匀速圆周运动，则带电粒子能够穿过铅板的次数是多少？(每次穿过铅板时阻力大小相同) 【正解】粒子每穿过铅板一次损失的动能为ΔE ＝)(221212*********R R mB q mv mv -=- 穿过铅板的次数N ＝222121k 2121R R R E mv -=∆＝10.26次，取n ＝10次 三、练习1、在只受洛伦兹力的条件下,关于带电粒子在匀强磁场中的运动,下列说法中不正确的是（ ）A.洛伦兹力既改变带电粒子的速度方向，也改变其速度的大小。
2019届高考一轮复习物理(经典版)课件：第9章 磁场9-2a
v2 Bq 由 qvB＝m R 和 v＝ωR 得 ω＝ m ，故 ω1∶ω2＝ 120° ，在Ⅱ中 2πm πm θ 2 4 0 ° 由 T＝ qB T2＝ qB 和 t＝ · T 3 6 0 °
1∶2；粒子在Ⅰ中 的 轨 迹 对 应 的 圆 心 角 均 为 的 轨 迹 对 应 的 圆 心 角 为 知 t1∶t2＝1∶1。
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高考一轮总复习 ·物理 （经典版）
4. [ 2 0 1 6 · 安徽芜湖模拟]如 图 所 示 ， 在 于 纸 面 向 里 的 匀 强 磁 场 ， 磁 感 应 强 度 为 个 带 正 电 的 粒 子
x 轴上方存在垂直 B。在 x O y 平 面 内 ， ( )
从原点 O 处沿与 x 轴正方向成 θ 角( 0 < θ< π ) 以速率 v 发射一 (重力不计)。 则 下 列 说 法 正 确 的 是
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高考一轮总复习 ·物理 （经典版）
A.若 v 一 定 ， θ越 大 ， 则 粒 子 在 磁 场 中 运 动 的 时 间 越 短 B.若 v 一定， θ越 大 ， 则 粒 子 在 离 开 磁 场 的 位 置 距 越远 C.若 θ 一定，v 越 大 ， 则 粒 子 在 磁 场 中 运 动 的 角 速 度 越 大 D.若 θ 一定，v 越 大 ， 则 粒 子 在 磁 场 中 运 动 的 时 间 越 短 O点
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高考一轮总复习 ·物理 （经典版）
解析 对 应 的 圆 心 角
由 左 手 定 则 可 知 ， 带 正 电 的 粒 子 向 左 偏 转 。 轨 α＝2π－2θ， 粒 子 在 磁 场 中 运 动 时 间
迹 α t＝ T 2π
2π－θm ＝ qB 。若 v 一 定 ， θ越 大 ， 则 粒 子 在 磁 场 中 运 动 的 时 间越短，A 项正确；若 v 一定，θ 等于 9 0 ° 时，粒子在离开 磁 场 的 位 置 距 场 中 运 动 的 周 期 与 O点 最 远 ， B项 错 误 ； 若 θ一 定 ， 粒 子 在 磁 v v无 关 ， 粒 子 在 磁 场 中 运 动 的 角 速 度 与 v 无关， C、 D两 项 错 误 。
高考物理课件 第九章 磁场 专题九课件
角度 3 电场、磁场与重力场叠加
例 6 (2017·新课标全国卷Ⅰ，16)如图，空间某区域存在匀强
电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直 于纸面向里．三个带正电的微粒 a、b、c 电荷量相等，质量分别为 ma、mb、mc.已知在该区域内，a 在纸面内做匀速圆周运动，b 在纸 面内向右做匀速直线运动，c 在纸面内向左做匀速直线运动．下列 选项正确的是( )
例 2 如图所示，一个质量为 m、电荷量为 q 的正离子，在 D
处沿图示方向以一定的速度射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁 场方向垂直纸面向里．结果离子正好从距 A 点为 d 的小孔 C 沿垂直 于电场方向进入匀强电场，此电场方向与 AC 平行且向上，最后离 子打在 G 处， 而 G 处距 A 点 2d(AG⊥AC)不计离子重力，离子运 动轨迹在纸面内．求：
【解析】 设质子质量为 m，电荷量为 q，则氘核质量为 2m，
A．E′k＝Ek B．E′k>Ek C．E′k<Ek D．条件不足，难以确定
【解析】 设质子的质量为 m，则氘核的质量为 2m.在加速电 场中，由动能定理可得 eU＝12mv2，在复合场内，由 Bqv＝qE 得 v ＝EB；同理对于氘核由动能定理可得离开加速电场的速度比质子的 速度小，所以当它进入复合场时所受的洛伦兹力小于电场力，将往 电场力方向偏转，电场力做正功，故动能增大，选项 B 正确．
【解析】 由 A、B 相碰时动量守恒 mv＝2mv′，有 v′＝v2. 据题意碰后 A、B 合成的大油滴仍受重力与电场力平衡，合外力是 洛伦兹力，所以继续做匀速圆周运动，且有
r＝2m2qvB′＝2mqvB＝R2 T＝22πq2Bm＝2qπBm 转动半径为R2，周期不变．选项 B 正确． 【答案】 B
(新课标)2019届高考物理一轮复习 第9章 磁场突破全国卷课件
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12×41＝21，选项 B 正确；根据 f＝qvB，洛伦兹力之比ffHα＝qqHα·vvHα
＝21×14＝12，选项 D 错误．
2.(多选)(高考全国卷Ⅱ)如图为某磁谱仪部分 构件的示意图．图中，永磁铁提供匀强磁场， 硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动 的轨迹．宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子．当这些粒
解能力为C主op，y通ri常g以ht选2择00题4的-2形01式1出A现sp；o二se是P能ty力L提t高d.类题目，
突出对概念的深层次理解及与力学问题综合的考查，以对思维
能力和综合能力考查为主，这类题虽然有一定的难度，但经过
大量的训练后，这类问题的解决并不困难；三是应用创新性题
Evaluation only. eate目d ，w突ith出A本s部po分s内e.容Sl在id实es际f生or活.N中E的T应3用.5，C以l考ien查t思P维ro能fi力le和5.2.0
4．(2016·高考浙江卷)为了进一步提高回旋加 速器的能量，科学家建造了“扇形聚焦回旋加 速器”．在扇形聚焦过程中，离子能以不变的 速率在闭合平衡轨道上周期性旋转．
求得mq ＝3ωB，A 项正确． [答案] A
பைடு நூலகம்
(高考全国卷Ⅰ)如图，MN 为铝质薄
平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面
的匀强磁场(未画出)．一带电粒子从紧贴铝板上表面的 P 点垂
2019高三物理人教版一轮教师用书：第9章章末专题复习含解析
(对应学生用书第179页)[知识结构导图][导图填充]①F IL ②N 极 ③强弱 ④磁场方向 ⑤BIL ⑥q v B ⑦m v qB ⑧2πm qB[思想方法]1．模型法2．合成法3．识图法4．图解法[高考热点]1．磁场的叠加2．带电粒子在有界匀强磁场中的运动3．带电粒子在复合场中的运动4．实例分析数学技巧|磁场中的几何知识1．概述高中物理要求学生具备数学知识解决物理问题的能力．当带电粒子在磁场中运动时，主要应用平面几何知识，这部分数学知识理解并不困难，关键是灵活的运用．常用的数学知识有：勾股定理，直角三角形的性质，等腰三角形的性质，三角函数，对称性分析，圆的常用几何性质等．2．关键点该类问题的关键点是确定圆心，找出半径和确定圆心角，常有三种情况：(1)已知粒子两个速度的方向时，画两个速度方向的垂线，交点即圆心，因为这是两处洛伦兹力的方向交点；(2)已知粒子在某点的一个速度方向，还有过该点粒子轨迹上的一条弦时，作弦的中垂线，中垂线和速度垂线的交点，即为圆心；(3)已知粒子的一个速度方向和粒子运动的轨迹半径R时，在这个速度的垂线上，通过垂足找出一个半径R的长度，便可以找到圆心．如图9-1所示，真空中有一个点状的放射源P，它能向各个方向发射速率都相同的同种正粒子，ab为P点附近的一条水平直线，P到直线ab的距离PC＝1 m，Q为直线ab上一点，它与P点相距PQ＝52m(只研究与放射源P和直线ab在同一个平面内的粒子的运动)，当直线ab以上区域只存在垂直平面向里、磁感应强度为B＝2 T的匀强磁场时，放射源P水平向左射出的粒子恰到达Q点；当直线ab以上区域只存在平行于纸面的匀强电场时，沿不同方向发射的粒子若能到达ab直线，则到达ab直线时它们的速度大小都相等，已知放射源P水平向左射出的粒子也恰好到达Q点，粒子比荷为qm＝1×106 C/kg，粒子重力不计．图9-1(1)求粒子的发射速率；(2)当仅加上述电场时，求到达ab直线上粒子的速度大小和电场强度的大小(结。
2019版高考物理一轮复习第九章磁场9.1磁场及其对电流的作用课件
2.电流磁场的判断: 牢记判断电流的磁场的方法——安培定则,并能熟练应用,建立磁场的立体分布模型。
3.安培定则(右手螺旋)与左手定则记忆方法: (1)左手比右手螺旋多出一个掌心,一个描述三个量,一个描述两个量。 (2)右手螺旋中,四指弯曲,大拇指伸直,电流或磁感线弯曲时用四指,直线时用大拇指。
【慧眼纠错】 (1)磁场是假想的,客观上不存在。 纠错:________________________________________ _____________。
23 3
3 3
B02 B12
【通关秘籍】
磁场叠加问题的一般解题思路
(1)确定磁场场源,如通电导线。 (2)定位空间中需求解磁场的点,利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的 大小和方向。如图所示为M、N在c点产生的磁场。
(3)应用平行四边形定则进行合成,如图中的合磁场。
【考点冲关】 1.(多选)下列说法正确的是 ( ) A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通 电导线放在该点时,受到的磁场力F与该导线的长度L、 通过的电流I的乘积的比值B= ,即为磁场中某点的磁 感应强度
3
由左手定则可知,L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所 在平面平行,L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平 面垂直;每根直导线单位长度所受磁场力F = BIL ∝B, 故L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 F1∶F2 ∶F3 = B1∶B2∶B3 =1∶1∶ ,故B、C选项正 确。
一束带电粒子沿水平方向匀速飞过小磁针上方时,磁针的N极向西偏转,这一束带电粒
如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感
应强度的大小为 ( )
导学号04450199
大学物理 第九章 稳衡磁场 老师课件
Φm = BS cosθ = BS⊥
Φm = B ⋅ S
dΦm = B ⋅ d S Φm = ∫ B ⋅ d S
S
s⊥
θ
s
v B
θ v B
v dS
v en
v B
v θ B
单位:韦伯 单位 韦伯 1WB=1Tm2
s
3.磁场的高斯定理 磁场的高斯定理
v B
S
v dS1 v θ1 B 1
dΦm1 = B1 ⋅ d S1 > 0
y
v v
o
v F =0
+
v v
x
实验发现带电粒子在 磁场中沿某一特定直线方 向运动时不受力， 向运动时不受力，此直线 方向与电荷无关. 方向与电荷无关.
z
当带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时 受力最大. 受力最大 带电粒子在磁场中沿其他方向运动时 F垂直 与特定直线所组成的平面. 于v 与特定直线所组成的平面
l
多电流情况
I1
I2
I3
B = B + B2 + B3 1
l
∫ B ⋅ d l = µ (I
0 l
2
− I3 )
以上结果对任意形状的闭合电流（ 以上结果对任意形状的闭合电流（伸向无限远 的电流）均成立. 的电流）均成立.
安培环路定理
B ⋅ dl = µ0 ∑Ii ∫
l i =1
N
真空的稳恒磁场中， 真空的稳恒磁场中，磁感应强度 B 沿任一闭合 路径的积分的值，等于µ0乘以该闭合路径所包围 路径的积分的值， 的各电流的代数和. 的各电流的代数和 注意：电流I正负 正负的规定 注意：电流 正负的规定 ：I与l成右螺旋时，I 与 成 螺旋时， 之为负 为正；反之为负.
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必备知识 知识梳理 考点自诊
关键能力
核心素养
-9-9-
5.如图所示,一束粒子(不计重力,初速度可忽略)缓慢通过小孔O1 进入极板间电压为U的水平加速电场区域Ⅰ,再通过小孔O2射入相 互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ,其中磁场的方向如图所示, 磁感应强度大小可根据实际要求调节,收集室的小孔O3与O1、O2在 同一条水平线上。则收集室收集到的是( ) A.具有特定质量和特定比荷的粒子 B.具有特定速度和特定比荷的粒子 关闭 C.具有特定质量和特定速度的粒子 1 2 ������������ 2 粒子在加速电场Ⅰ中由动能定理可得 qU= mv , 解得 v= , 粒子 2 ������ D.具有特定动能和特定比荷的粒子 沿直线 O1 O2 O3 运动, 则在相互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ中 ������ ������ 必定受力平衡, 可得 qE=Bqv , 解得 v=������ 为某一定值, 所以������ 也为某一定
2U
交流电源的周期和粒子做圆 周运动的周期相等,粒子在圆 周运动过程中每次经过 D 形 盒缝隙都会被加速。由 qvB=
mv 2 r
得 Ekm=
q 2 B2 r2 2m
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关键能力
核心素养
-3-3-
装置 速度选 择器 叠 加 磁流体 场 发电机 电磁流 量计
原
理 图
规
律
E
若 qv0B=Eq,即 v0=B ,粒子做 匀速直线运动 等离子体射入,受洛伦兹力偏 转,使两极板带正、负电荷, 两极电压为 U 时稳 U 定,q =qv0B,U=v0Bd
值 B , 选项 B 正确。
解析 答案
关闭
必备知识 命题点一 命题点二 命题点三
关键能力
核心素养
-10-10-
U d d
q=qvB,所以 v= ,所以
������ dU 4B dB
U
Q=vS=
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关键能力
核心素养
-4-4-
装置 叠 霍尔 加 元件 场
原 理 图
规
律
当磁场方向与电流方向垂直 时,导体在与磁场、电流方向 都垂直的方向上出现电势差
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关键能力
核心素养
关闭
解析
答案
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关键能力
核心素养
-7-7-
3.(多选)回旋加速器的原理如图所示,它由两个铜质D形盒D1、 D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是( )
关闭
A.离子从电场中获得能量 回旋加速器通过电场对离子做功获得能量 ,A 正确;洛伦兹力对离子 B.离子从磁场中获得能量 不做功 ,B 错误;电场对离子做功与电势差成正比, 增大空隙距离不能 ������ 2 ������ 2 ������2 C.只增大空隙距离可增加离子从回旋加速器中获得的动能 增大电场力对离子做的功 ,C 错误;由 Ekm= 2 ������ 知, 增大 D 形盒的半 D.只增大D形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的动能 径可以使离子加速次数增加 , 从而增加从回旋加速器中获得的动能,关闭 AD 故 D 正确。
专题6 带电粒子在复合场中的运动
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-2-2-
带电粒子在复合场中运动的应用实例
装置
原
理 图
规
律
质谱仪 组 合 场 回旋加 速器 接交流电源
粒子由静止被加速电场加 1 速:qU=2mv2,在磁场中做匀 速圆周运动,qvB=
q m mv 2 r
,则比荷
= B 2 r2
关闭
等离子体喷入磁场, 正离子因受向下的洛伦兹力而向下偏转, B 是直 流电源的正极, 则选项 B 正确, 选项 A 错误;当带电粒子以速度 v 做匀 ������ 速直线运动时, ������ q=qvB', 电源的电动势 U=B'dv , 则选项 C 正确, 选项 D 错误。 BCA.A是直流电源的正极 B.B是直流电源的正极 C.电源的电动势为B'dv D.电源的电动势为qvB'
B.若撤去磁场 ,P 可能做匀加速直线运动 直线运动 ,故选项C 正确。若所给 P初速度的方向向上且与磁场方向垂直, C.若给P一初速度 ,P可能做匀速直线运动 合力等于洛伦兹力 ,则做顺时针方向的匀速圆周运动 ,故选项D正确。 CD D.若给P一初速度,P可能做顺时针方向的匀速圆周运动
解析
关闭
答案
关闭
由于不知粒子的电性和电荷量,故有三种可能情况:qvB=qE,qvB>qE或
A.仍做直线运动 B.立即向左下方偏转 qvB<qE ,所以选项A、B、C正确。 ABC C.立即向右上方偏转 D.可能做匀速圆周运动
解析
关闭
答案
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-6-6-
2.(多选)磁流体发电是一项新兴技术,它可以把物体的内能直接 转化为电能,下图是它的示意图。平行金属板A、B之间有一个很 强的磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负 离子)喷入磁场,A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连 接,A、B就是直流电源的两个电极,设A、B两板间距为d,磁感应强 度为B',等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入A、B两板之间, 则下列说法正确的是( )
-5-5-
1.(多选)地球大气层外部有一层复杂的电离层,既分布有地磁场, 也分布有电场。假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图所示 的电场和磁场;电场的方向在纸面内斜向左下方,磁场的方向垂直 纸面向里。此时一带电宇宙粒子恰以速度v垂直于电场和磁场射 入该区域,不计重力作用,则在该区域中,有关该带电粒子的运动情 况可能的是( )
解析 答案
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-8-8-
4.(多选)如图所示,空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电 场的方向竖直向下,磁场方向水平(图中垂直纸面向里),一带电油滴 P恰好处于静止状态,则下列说法正确的是( )
关闭
由于P处于静止状态,则P带负电。若撤去电场,P将运动,此时其只受重力 和磁场力作用,由于磁场方向与速度垂直,则P必做曲线运动,故选项A错误。 若撤去磁场,P受重力和电场力仍处于平衡状态,故选项B错误。若所给P 初速度的方向与磁场方向平行 ,P只受重力和电场力处于平衡状态,做匀速 A.若撤去电场,P可能做匀加速直线运动