《高三物理三 電場和磁場 第2講 磁場及帶電粒子在磁場中的運動》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高三物理三 電場和磁場 第2講 磁場及帶電粒子在磁場中的運動（50頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、核心專題突破第一部分第一部分第第2講磁場及帶電粒子在磁場中的運動講磁場及帶電粒子在磁場中的運動專題三電場和磁場專題三電場和磁場欄目導航2年考情回顧年考情回顧熱點題型突破熱點題型突破對點規(guī)范演練對點規(guī)范演練熱點題源預測熱點題源預測逐題對點特訓逐題對點特訓2年考情回顧年考情回顧設問設問方式方式帶電粒子在磁帶電粒子在磁場中的運動場中的運動 例例 (2017全國卷全國卷，18題題)(2017全國卷全國卷，24題題)(2016全國卷全國卷，18題題)(2016浙江卷，浙江卷，25題題)(2016全國卷全國卷，15題題)(2016全國卷全國卷，18題題)磁場和安培力磁場和安培力 例例 (2017全國卷全國
2、卷，19題題)(2017全國卷全國卷，21題題)(2017全國卷全國卷，18題題)審題審題要點要點要審清粒子電性，入射速度方向，磁場方向，從而能正確確定粒子偏轉方要審清粒子電性，入射速度方向，磁場方向，從而能正確確定粒子偏轉方向向畫出粒子運動軌跡，確定入射點和出射點，圓心，找準角度關系，定好圓畫出粒子運動軌跡，確定入射點和出射點，圓心，找準角度關系，定好圓半徑半徑熱點題型突破熱點題型突破題型一題型一對磁場性質的理解和應用對磁場性質的理解和應用命題規(guī)律命題規(guī)律高考對該熱點考查一般為選擇題，高考對該熱點考查一般為選擇題，命題規(guī)律命題規(guī)律是：是：(1)磁場的產(chǎn)生及磁感應強度的疊加；磁場的產(chǎn)生及磁感應
3、強度的疊加；(2)安培定則和右手定則的應用安培定則和右手定則的應用 方法點撥方法點撥磁場的疊加類問題的分析方法磁場的疊加類問題的分析方法(1)根據(jù)安培定則確定通電導線周圍磁感線的方向根據(jù)安培定則確定通電導線周圍磁感線的方向(2)磁場中每一點磁感應強度的方向為該點磁感線的切線方向磁場中每一點磁感應強度的方向為該點磁感線的切線方向(3)磁感應強度是矢量，多個通電導體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應強度磁感應強度是矢量，多個通電導體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應強度的矢量和等于各場源單獨存在時在該點磁感應強度的矢量和BC 突破點撥突破點撥(1)判斷每一直線電流在
4、另外兩電流所在處的磁場方向判斷每一直線電流在另外兩電流所在處的磁場方向(2)根據(jù)磁場疊加原理分析根據(jù)磁場疊加原理分析L1、L2、L3所在處的合磁場方向和大小所在處的合磁場方向和大小(3)由左手定則判斷由左手定則判斷L1和和L3受到的磁場力方向，由受到的磁場力方向，由FBIL分析分析L1、L2、L3單位長單位長度所受磁場力大小之比度所受磁場力大小之比 解析解析 由安培定則可判斷出由安培定則可判斷出L2在在L1處產(chǎn)生的磁場處產(chǎn)生的磁場(B21)方向垂直方向垂直L1和和L2的連線豎直的連線豎直向上，向上，L3在在L1處產(chǎn)生的磁場處產(chǎn)生的磁場(B31)方向垂直方向垂直L1和和L3的連線指向右下方，根據(jù)
5、磁場疊加的連線指向右下方，根據(jù)磁場疊加原理，原理，L3和和L2在在L1處產(chǎn)生的合磁場處產(chǎn)生的合磁場(B合合1)方向如圖甲所示，根據(jù)左手定則可判斷出方向如圖甲所示，根據(jù)左手定則可判斷出L1所受磁場作用力的方向與所受磁場作用力的方向與L2和和L3的連線平行，選項的連線平行，選項A錯誤；同理，如圖乙所示，可判錯誤；同理，如圖乙所示，可判斷出斷出L3所受磁場所受磁場(B合合3)作用力的方向作用力的方向(豎直向上豎直向上)與與L1、L2所在的平面垂直，選項所在的平面垂直，選項B正正確；同理，如圖丙所示，設一根長直導線在另一根導線處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度確；同理，如圖丙所示，設一根長直導線在另一根導線處產(chǎn)
6、生的磁場的磁感應強度大小為大小為B，根據(jù)幾何知識可知，根據(jù)幾何知識可知，B合合1B，B合合2B，B合合3B，由安培力公式可知，由安培力公式可知，L1、L2和和L3單位長度所受的磁場作單位長度所受的磁場作用力大小與該處的磁感應強度大用力大小與該處的磁感應強度大小成正比，所以小成正比，所以L1、L2和和L3單位長單位長度所受的磁場作用力大小之比為度所受的磁場作用力大小之比為11，選項，選項C正確，正確，D錯誤錯誤【變式考法【變式考法】 上題中若上題中若L1中電流中電流I在三角形幾何中心在三角形幾何中心O點產(chǎn)生磁感應強度大小為點產(chǎn)生磁感應強度大小為B0，則，則L1、L2和和L3中電流在中電流在O點的
7、合磁場的磁感應強度多大？點的合磁場的磁感應強度多大？解析解析 根據(jù)安培定則判斷三電流在根據(jù)安培定則判斷三電流在O點磁場方向，磁感應強度大小均為點磁場方向，磁感應強度大小均為B0.再由矢再由矢量合成知量合成知O點的磁場的磁感應強度點的磁場的磁感應強度B2B0.答案答案 2B02(2017全國卷全國卷)如圖，在磁感應強度大小為如圖，在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中，兩長直導線的勻強磁場中，兩長直導線P和和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l.兩導線中均通有方向垂直于紙面向兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流里的電流I時，紙面內與兩導線距離均為時，紙面內與
8、兩導線距離均為l的的a點處的磁感應強度為零如果讓點處的磁感應強度為零如果讓P中的中的電流反向而其他條件不變，則電流反向而其他條件不變，則a點處磁感應強度的大小為點處磁感應強度的大小為()CD 磁場特性磁場特性(1)磁感應強度是描述磁場強弱和方向的物理量，決定于磁場本身，與試探電荷磁感應強度是描述磁場強弱和方向的物理量，決定于磁場本身，與試探電荷無關，其疊加遵循平行四邊形定則無關，其疊加遵循平行四邊形定則(2)判斷電流產(chǎn)生的磁場方向或判斷產(chǎn)生磁場的電流方向用右手定則判斷電流產(chǎn)生的磁場方向或判斷產(chǎn)生磁場的電流方向用右手定則(3)判斷安培力、洛倫茲力的方向用左手定則，但要注意電荷的正負判斷安培力、洛
9、倫茲力的方向用左手定則，但要注意電荷的正負題型二題型二磁場對電流的作用磁場對電流的作用命題規(guī)律命題規(guī)律磁場對電流的作用是近幾年高考的熱點之一，磁場對電流的作用是近幾年高考的熱點之一，命題規(guī)律命題規(guī)律主要集中在以下兩點：主要集中在以下兩點：(1)安培力的大小計算和方向判斷安培力作用下的平衡和運動安培力的大小計算和方向判斷安培力作用下的平衡和運動(2)與電磁感與電磁感應相結合，考查力電知識的綜合應用應相結合，考查力電知識的綜合應用 方法點撥方法點撥解決磁場中導體運動問題的一般思路解決磁場中導體運動問題的一般思路(1)正確地對導體棒進行受力分析，應特別注意通電導體棒受到的安培力的方正確地對導體棒進行
10、受力分析，應特別注意通電導體棒受到的安培力的方向，安培力與導體棒和磁感應強度組成的平面垂直向，安培力與導體棒和磁感應強度組成的平面垂直(2)畫出輔助圖畫出輔助圖(如導軌、斜面等如導軌、斜面等)，并標明輔助方向，并標明輔助方向(磁感應強度磁感應強度B、電流、電流I的方的方向向)(3)選擇觀察方向，將立體的受力分析圖轉化為平面受力分析圖，即畫出與導體選擇觀察方向，將立體的受力分析圖轉化為平面受力分析圖，即畫出與導體棒垂直的平面內的受力分析圖棒垂直的平面內的受力分析圖1(2017福建泉州模擬福建泉州模擬)如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離L0.40 m，金屬，金屬導軌所
11、在的平面與水平面夾角導軌所在的平面與水平面夾角37，在導軌所在平面內，分布著磁感應強度，在導軌所在平面內，分布著磁感應強度B0.50 T、方向垂直于導軌所在平面向上的勻強磁場金屬導軌的一端接有電動勢、方向垂直于導軌所在平面向上的勻強磁場金屬導軌的一端接有電動勢E4.5 V、內阻、內阻r0.50 的直流電源現(xiàn)把一個質量的直流電源現(xiàn)把一個質量m0.040 kg的導體棒的導體棒ab放在金屬放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌導軌上，導體棒恰好靜止導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻接觸的兩點間的電阻R02.5 ，金屬導軌電阻不計
12、，金屬導軌電阻不計，g取取10 m/s2.已知已知sin 370.60，cos 370.80，求：，求：(1)通過導體棒的電流通過導體棒的電流I；(2)導體棒受到的安培力導體棒受到的安培力F安安的大小；的大??；(3)導體棒受到的摩擦力導體棒受到的摩擦力Ff.突破點撥突破點撥將立體圖轉化為平面圖，受力分析時弄清各力大小和方向的關系將立體圖轉化為平面圖，受力分析時弄清各力大小和方向的關系 (3)導體棒受力如圖所示，將重力沿平行于導軌平面方向分解，有導體棒受力如圖所示，將重力沿平行于導軌平面方向分解，有F1mgsin 370.24 N，F(xiàn)1F安安，導體棒靜止，根據(jù)平衡條件得，導體棒靜止，根據(jù)平衡條件
13、得mgsin 37FfF安安解得解得Ff0.06 N，方向沿導軌平面向下，方向沿導軌平面向下答案答案 (1)1.5 A，方向由，方向由b指向指向a(2)0.30 N(3)0.06 N，方向沿導軌平面向下，方向沿導軌平面向下【變式考法【變式考法】 在上述題在上述題1中，僅將磁場方向變?yōu)樨Q直向上，導體棒仍靜止，求中，僅將磁場方向變?yōu)樨Q直向上，導體棒仍靜止，求導體棒受到的摩擦力導體棒受到的摩擦力解析解析 導體棒所受安培力大小導體棒所受安培力大小FBBIL0.3 N方向水平向右，對導體列平衡方程方向水平向右，對導體列平衡方程有有Ffmgsin BILcos 0所以導體所受靜摩擦力為所以導體所受靜摩擦力
14、為0.答案答案 02(2017全國卷全國卷)(多選多選)某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示矩形線某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉軸將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內，永磁并作為線圈的轉軸將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內，永磁鐵置于線圈下方為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉動起來，該同學應鐵置于線圈下方為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉動起來，該同學應將將()ADA左、右轉軸下側的絕緣漆
15、都刮掉左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉B左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉C左轉軸上側的絕緣漆刮掉，右轉軸下側的左轉軸上側的絕緣漆刮掉，右轉軸下側的絕緣漆都刮掉絕緣漆都刮掉D左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉，右轉軸左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉，右轉軸下側的絕緣漆刮掉下側的絕緣漆刮掉解析解析 如果將左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉，則線圈在安培力作用下轉動起如果將左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉，則線圈在安培力作用下轉動起來，每轉一周安培力驅動一次，可保證線圈不斷地轉動，來，每轉一周安培力驅動一次，可保證線圈不斷地轉動，A項正確；如果左、右轉項正確；如果左、右轉軸上下側的絕緣漆均刮
16、掉，不能保證線圈持續(xù)轉動下去，軸上下側的絕緣漆均刮掉，不能保證線圈持續(xù)轉動下去，B項錯誤；如果僅左轉軸項錯誤；如果僅左轉軸的上側絕緣漆刮掉，右轉軸的下側絕緣漆刮掉，則線圈中不可能有電流，因此線圈的上側絕緣漆刮掉，右轉軸的下側絕緣漆刮掉，則線圈中不可能有電流，因此線圈不可能轉動，不可能轉動，C項錯誤；如果左轉軸上下側的絕緣漆均刮掉，右轉軸僅下側的絕緣項錯誤；如果左轉軸上下側的絕緣漆均刮掉，右轉軸僅下側的絕緣漆刮掉效果與漆刮掉效果與A項相同，因此項相同，因此D項正確項正確3(2017陜西西安模擬陜西西安模擬)(多選多選)如圖甲所示，兩根光滑、電阻可以忽略不計的如圖甲所示，兩根光滑、電阻可以忽略不計
17、的平行導軌水平放置，間距為平行導軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B，垂直于平行導軌放置一根電阻為垂直于平行導軌放置一根電阻為r的勻質金屬棒，從的勻質金屬棒，從t0時刻起，釋放金屬棒且通入時刻起，釋放金屬棒且通入如圖乙所示的電流，圖甲中電流所示方向為電流正方向，金屬棒在安培力作用下水如圖乙所示的電流，圖甲中電流所示方向為電流正方向，金屬棒在安培力作用下水平向右運動，則下列說法正確的是平向右運動，則下列說法正確的是()AC安培力作用下的平衡與運動問題的求解安培力作用下的平衡與運動問題的求解題型三題型三帶電粒子在勻強磁場中的
18、運動帶電粒子在勻強磁場中的運動命題規(guī)律命題規(guī)律帶電粒子在磁場中的運動是歷年高考的熱點，近幾年高考難度略有降低，題型帶電粒子在磁場中的運動是歷年高考的熱點，近幾年高考難度略有降低，題型有選擇題，也有計算題有選擇題，也有計算題命題特點是：命題特點是：(1)考察磁場的性質、洛倫茲力的特點及圓周運動的周期性等問考察磁場的性質、洛倫茲力的特點及圓周運動的周期性等問題題(2)結合圓周運動規(guī)律、幾何知識，綜合考查應用數(shù)學知識處理物理問題的能結合圓周運動規(guī)律、幾何知識，綜合考查應用數(shù)學知識處理物理問題的能力力 方法點撥方法點撥一般解題思路一般解題思路1(2017湖北武漢調考湖北武漢調考)(多選多選)如圖所示，
19、在平面直角坐標系中有一個垂直紙如圖所示，在平面直角坐標系中有一個垂直紙面向里的圓形勻強磁場，其邊界過原點面向里的圓形勻強磁場，其邊界過原點O和和y軸上的點軸上的點a(0，L)一質量為一質量為m、電荷量、電荷量為為e的電子從的電子從a點以初速度點以初速度v0平行于平行于x軸正方向射入磁場，并從軸正方向射入磁場，并從x軸上的軸上的b點射出磁場，點射出磁場，此時速度方向與此時速度方向與x軸正方向的夾角為軸正方向的夾角為60.下列說法中正確的是下列說法中正確的是()BD突破點撥突破點撥(1)電子以初速度電子以初速度v0平行平行x軸正方向射入磁場，并從軸正方向射入磁場，并從x軸上的軸上的b點射出磁場，此
20、時點射出磁場，此時速度方向與速度方向與x軸方向的夾角為軸方向的夾角為60，則可明確電子在磁場運動的弧，則可明確電子在磁場運動的弧ab所對的圓心所對的圓心角角(2)明確磁場區(qū)域的圓心跟弦明確磁場區(qū)域的圓心跟弦Oa和和Ob的關系的關系 【變式考法【變式考法】在上述題在上述題1中，勻強磁場區(qū)域的磁感應強度多大？中，勻強磁場區(qū)域的磁感應強度多大？C 3(2017河北石家莊二中模擬河北石家莊二中模擬)(多選多選)如圖所示，如圖所示，S處有一粒子源，可向紙面內處有一粒子源，可向紙面內任意方向不斷地均勻發(fā)射質量為任意方向不斷地均勻發(fā)射質量為m6.41027 kg，帶電荷量，帶電荷量q3.21019 C，速度
21、大小速度大小v1.0106 m/s的帶電粒子，有一垂直紙面的感光板，其在紙面內的長度的帶電粒子，有一垂直紙面的感光板，其在紙面內的長度為為0.4 m，中點，中點O與與S連線垂直板，連線垂直板，OS距離為距離為0.2 m，板下表面和上表面被粒子擊中會，板下表面和上表面被粒子擊中會把粒子吸收，整個平面充滿方向垂直于紙面向外的勻強磁場把粒子吸收，整個平面充滿方向垂直于紙面向外的勻強磁場(圖中未畫出圖中未畫出)，磁感應，磁感應強度為強度為B0.1 T，不考慮粒子間的相互作用，則，不考慮粒子間的相互作用，則()AD帶電粒子在勻強磁場中的帶電粒子在勻強磁場中的“四點、六線、三角四點、六線、三角”(1)四點
22、：入射點四點：入射點B、出射點、出射點C、軌跡圓心、軌跡圓心A、入射速度直線、入射速度直線與出射速度直線的交點與出射速度直線的交點O.(2)六線：圓弧兩端點所在的軌跡半徑六線：圓弧兩端點所在的軌跡半徑r，入射速度直線和出，入射速度直線和出射速度直線射速度直線OB、OC，入射點與出射點的連線，入射點與出射點的連線BC，圓心與兩條，圓心與兩條速度直線交點的連線速度直線交點的連線AO.(3)三角：速度偏轉角三角：速度偏轉角COD、圓心角、圓心角BAC(回旋角回旋角)、弦切角、弦切角OBC，其中偏轉角等于圓心角，其中偏轉角等于圓心角熱點題源預測熱點題源預測帶電粒子在有界磁場中的臨界和極值問題帶電粒子在
23、有界磁場中的臨界和極值問題考向考向預測預測帶電粒子在有界磁場中的圓周運動往往會出現(xiàn)臨界和極值問題，有時還帶電粒子在有界磁場中的圓周運動往往會出現(xiàn)臨界和極值問題，有時還會出現(xiàn)多解問題這類問題對考生分析能力，判斷能力和綜合運用知識會出現(xiàn)多解問題這類問題對考生分析能力，判斷能力和綜合運用知識能力要求極高，受到命題者的青睞能力要求極高，受到命題者的青睞解題解題關鍵關鍵(1)解決本類問題的一般思路：解決本類問題的一般思路：首先要明確帶電粒子的電性和磁場的方首先要明確帶電粒子的電性和磁場的方向向正確地找出帶電粒子運動的臨界狀態(tài)，以題目中的關鍵詞正確地找出帶電粒子運動的臨界狀態(tài)，以題目中的關鍵詞“恰恰好好”
24、“”“最高最高”“”“最長最長”“”“至少至少”等為突破口等為突破口畫出粒子的運動軌跡，確畫出粒子的運動軌跡，確定圓心、半徑，由幾何關系確定邊角關系定圓心、半徑，由幾何關系確定邊角關系(2)巧解帶電粒子在磁場運動的臨界軌跡的方法：巧解帶電粒子在磁場運動的臨界軌跡的方法：動態(tài)放縮法：定點粒子動態(tài)放縮法：定點粒子源發(fā)射速度大小不同、方向相同的同種粒子，速度越大半徑越大，圓心在源發(fā)射速度大小不同、方向相同的同種粒子，速度越大半徑越大，圓心在垂直初速度方向的直線上垂直初速度方向的直線上旋轉平移法：定點粒子源發(fā)射速度大小相旋轉平移法：定點粒子源發(fā)射速度大小相等、方向不同的同種粒子的運動軌跡的圓心在以入射
25、點為圓心，半徑為等、方向不同的同種粒子的運動軌跡的圓心在以入射點為圓心，半徑為R的圓上的圓上失分失分防范防范(1)解決帶電粒子在磁場中運動的臨界和極值問題極易從以下幾點失分：解決帶電粒子在磁場中運動的臨界和極值問題極易從以下幾點失分：審題過程出現(xiàn)多層思維障礙，不能把粒子的運動和磁場的分布相結合分析審題過程出現(xiàn)多層思維障礙，不能把粒子的運動和磁場的分布相結合分析問題；問題；對定圓心、求半徑、找轉角、畫軌跡、求時間的方法不熟練；對定圓心、求半徑、找轉角、畫軌跡、求時間的方法不熟練；找不出臨界點，挖掘不出臨界條件；找不出臨界點，挖掘不出臨界條件；數(shù)學功底薄弱，求不出臨界極值數(shù)學功底薄弱，求不出臨界極
26、值(2)可從以下幾點進行防范：可從以下幾點進行防范：正確判定洛倫茲力方向，確定軌跡的彎曲方正確判定洛倫茲力方向，確定軌跡的彎曲方向；向；熟練掌握圓心、半徑、軌跡、轉角、時間的求解或確定方法；熟練掌握圓心、半徑、軌跡、轉角、時間的求解或確定方法；靈靈活運用物理方程、幾何知識找出等量關系，求出臨界極值活運用物理方程、幾何知識找出等量關系，求出臨界極值【預測【預測】 如圖所示，空間存在一個半徑為如圖所示，空間存在一個半徑為R0的圓形勻強磁場區(qū)域磁場的方向的圓形勻強磁場區(qū)域磁場的方向垂直于紙面向里，磁感應強度的大小為垂直于紙面向里，磁感應強度的大小為B，有一個粒子源在紙面內沿各個方向以一，有一個粒子源在紙面內沿各個方向以一定速率發(fā)射大量粒子，粒子的質量為定速率發(fā)射大量粒子，粒子的質量為m、電荷量為、電荷量為q.將粒子源置于圓心，則所有將粒子源置于圓心，則所有粒子剛好都不離開磁場，不考慮粒子之間的相互作用粒子剛好都不離開磁場，不考慮粒子之間的相互作用 思維導航思維導航規(guī)范答題規(guī)范答題適用對象：高中學生制作軟件：Powerpoint2003、 Photoshop cs3運行環(huán)境：WindowsXP以上操作系統(tǒng)
高三物理三 電場和磁場 第2講 磁場及帶電粒子在磁場中的運動
