高考物理二輪復習 考前三級排查 專題九 帶電粒子在電磁場中的運動課件

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1、專題九帶電粒子在電磁場中的運動命題地區(qū)年份考查內(nèi)容及題號磁場基礎(chǔ)安培力帶電粒子在勻強磁場中運動帶電粒子在復合場中運動課標全國2011T14、T18T252012T28T252013T18()、T17()山東2011T252012T232013T23命題地區(qū)年份考查內(nèi)容及題號磁場基礎(chǔ)安培力帶電粒子在勻強磁場中運動帶電粒子在復合場中運動廣東2011T352012T152013T21江蘇2011T152012T92013T15安徽20112012T19T222013T15T23命題地區(qū)年份考查內(nèi)容及題號磁場基礎(chǔ)安培力帶電粒子在勻強磁場中運動帶電粒子在復合場中運動浙江2011T20T222012T24

2、2013T20福建201120122013T22海南2011T102012T102013T9、T10T14說明：以下物理概念、規(guī)律的敘述中，在后面的()內(nèi)正確的打“”，錯誤的打“”2磁感線：磁感線上各點的切線方向表示該點的磁感應(yīng)強度的方向；磁感線的疏密表示磁場的強弱；磁感線是閉合曲線，在磁鐵外部由N極指向S極，在磁鐵內(nèi)部由S極指向N極任意兩條磁感線都不相交()3電流的磁效應(yīng)：人們利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象 ()4安培力：磁場對電流的作用，F(xiàn)BILsin ，式中是電流方向與磁場方向的夾角，L為導線的有效長度閉合通電線圈在勻強磁場中所受的安培力的矢量和為零()5洛倫茲力：磁場對運動電荷的作用，F(xiàn)qvB

3、(條件vB)()6判斷電流磁場的安培定則：(1)對于通電直導線，用右手握住直導線，大拇指指向電流方向，彎曲的四指所指的方向就是直線電流周圍磁感線環(huán)繞的方向()(2)對于通電螺線管，用右手握住螺線管，彎曲的四指指向電流環(huán)繞方向，右手大拇指指向螺線管中心軸線上磁感線的方向(螺線管的N極)()(3)對于環(huán)形電流，讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導線中心軸線上磁感線的方向()7判斷磁場力方向的左手定則(1)安培力：FBILsin 方向的判斷左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指

4、向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向()(2)洛倫茲力：FqvB方向的判斷用左手定則判斷：四指必須指電流方向(不是速度方向)即正電荷定向移動的方向，對負電荷，四指應(yīng)指負電荷定向移動方向的反方向()8帶電粒子在勻強磁場中的運動規(guī)律：(1)若速度vB時，則洛倫茲力F0，帶電粒子以速度v做勻速直線運動()答案1.2.3.(訂正：電流的周圍產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng))4.5.6.(1)(2)(3)7.(1)(2)8.(1)(2)1磁場的基本性質(zhì)是什么？磁現(xiàn)象的電本質(zhì)是指什么？怎樣用磁感線來描述磁場？提示：(1)基本性質(zhì)：磁場是一種物質(zhì)，存在于磁體、電流和運動電荷

5、周圍，可傳遞它們之間的相互作用(2)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：不論磁體的磁場還是電流的磁場，都是由運動電荷產(chǎn)生的(3)用磁感線描述磁場：磁感線的疏密程度表示磁場的強弱；磁感線上某點的切線方向就是該點的磁場方向磁感線不相交、不相切、不中斷，是閉合曲線誤區(qū)：誤認為只在磁極的周圍才存在磁場易失分：不能熟練掌握六種典型磁場磁感線的分布特點2安培定則和左手定則有何區(qū)別？提示：安培定則：判斷直線電流和環(huán)形電流周圍磁場方向使用右手左手定則：判斷電流或運動電荷在磁場中的受力方向易混：應(yīng)用時兩定則容易混淆3垂直進入勻強磁場的帶電粒子只受洛倫茲力作用時做勻速圓周運動，畫出粒子在磁場中的運動軌跡是解決該類問題的前提，其中確定

6、軌跡的圓心又是問題的關(guān)鍵，如何確定粒子在磁場中做圓周運動的圓心呢？提示：(1)若已知粒子軌跡上的兩點的速度方向，根據(jù)Fv，分別確定兩點處的洛倫茲力F的方向，其交點(或延長線的交點)，即為圓心(2)若已知粒子軌跡上的兩點和其中一點的速度方向，畫出粒子軌跡上的兩點連線(即過這兩點的圓的弦)作它的中垂線，并畫出已知點v的垂線，則中垂線與垂線的交點即為圓心(3)若已知粒子軌跡上的兩點并能求出半徑R，連接粒子軌跡上的兩點，并作連線的中垂線，從連線的端點到中垂線上的距離為R的點即為圓心(4)若已知粒子的入射方向和出射方向，且能求得粒子的軌道半徑R，但不知粒子的運動軌跡時，延長粒子的兩速度方向所在的直線，作

7、兩直線夾角的角平分線，在角平分線上找到距兩直線的距離為R的點即為圓心(5)若粒子沿圓形勻強磁場半徑方向垂直磁場射入，偏轉(zhuǎn)后離開磁場時速度方向的反向延長線一定經(jīng)過圓心易失分：不能正確找出圓心，畫不出運動軌跡，使問題的分析陷入死胡同4磁場對電流的作用力為安培力，磁場對運動電荷的作用力為洛倫茲力，二者的本質(zhì)相同，都是性質(zhì)力，具有力的共性，二者的區(qū)別是什么？提示：安培力能對通電導體或線圈做功，把電能轉(zhuǎn)化為機械能；由于洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，所以洛倫茲力永不做功，但洛倫茲力的分力可以對粒子做功誤區(qū)：錯誤類比洛倫茲力與安培力，得出洛倫茲力能做功5如何求粒子在有界勻強磁場中的運動時間？6復合場通常

8、是指哪幾種場？大體可分為哪幾種類型？帶電粒子在復合場中運動的形式有哪幾種？提示：(1)復合場及其分類：復合場是指重力場、電場、磁場并存的場，常有四種組合形式：電場與磁場；磁場與重力場；電場與重力場；電場、磁場與重力場(2)帶電粒子在復合場中做什么運動，取決于帶電粒子所受的合外力及初速度當帶電粒子在復合場中所受的合外力為零時，做勻速直線運動(如速度選擇器)當帶電粒子所受的重力與電場力等值反向，洛倫茲力提供向心力時，帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動當帶電粒子所受的合外力是變力，且與初速度方向不在一條直線上時，粒子做非勻變速曲線運動，這時粒子的運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線，由于帶電粒子

9、可能連續(xù)通過幾個情況不同的復合場區(qū)，因此粒子的運動情況也發(fā)生相應(yīng)的變化，其運動過程可能由幾種不同的運動階段組成易失分：不能正確建立粒子的運動模型，不能與力學規(guī)律有機聯(lián)系7正常工作的回旋加速器中的電場和磁場對帶電粒子的運動分別起什么作用？粒子的最大動能與哪些因素有關(guān)？8什么是霍爾效應(yīng)和霍爾電壓？不同類型的霍爾元件如何判斷兩橫向側(cè)面電勢的高低？圖圖1 (2)霍爾元件：能產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的元件叫霍爾元件，有正電荷導電型霍爾元件(如空穴半導體材料)和電子導電型霍爾元件(如金屬霍爾元件和電子導電型半導體材料)判斷橫向兩側(cè)面電勢高低的方法是用左手定則，正電荷(空穴)聚集的側(cè)面電勢高，如上圖為正電荷導電型霍爾元

10、件是上側(cè)面電勢高，若為電子導電型元件，則情形正好相反易錯：電子導電型霍爾元件橫向側(cè)面電勢高低的判斷9比較帶電粒子的“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的異同提示：帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)，受到的作用力是洛倫茲力，洛倫茲力的大小與粒子的速度大小、電荷量、磁感應(yīng)強度及速度與磁場方向的夾角都有關(guān)；而帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)，受到的作用力是電場力，電場力的大小僅與粒子的電荷量及電場強度有關(guān)，而且洛倫茲力的方向要用左手定則來判斷，因此，帶電粒子的“磁偏轉(zhuǎn)”要比“電偏轉(zhuǎn)”在受力分析上更加困難在“磁偏轉(zhuǎn)”中(粒子僅受洛倫茲力作用)，由于洛倫茲力對粒子不做功，因此，粒子的動能不會發(fā)生變化，即磁場不會改變粒子運動的快慢；易混：用

11、相同的方法和規(guī)律處理兩類偏轉(zhuǎn).猜想一對磁場的描述、安培力的考查命題依據(jù)：分析近三年的高考試題可以看出，該考點是高考的?？键c，多以選擇題的形式考查預(yù)計2014年的高考命題該考點的內(nèi)容可能與多力平衡、磁感應(yīng)強度的疊加、電磁感應(yīng)等結(jié)合起來考查下面設(shè)計的考題以磁場對電流的作用為背景，從平衡的角度考查安培力的問題，同時考查學生的空間想象能力試題設(shè)計1（多選）如圖2所示，質(zhì)量為m、長為L的直導線用兩絕緣細線懸掛于AA，并處于勻強磁場中當導線中通過沿x軸正方向的電流，且導線保持靜止時，細線與豎直方向夾角為.則磁感應(yīng)強度方向和大小可能為()當磁感應(yīng)強度方向沿著y軸正方向時，安培力方向豎直向上，若mgBIL，則

12、可使導線平衡，B正確；當磁感應(yīng)強度方向沿細線向上時，安培力垂直細線向下，不可能使導線平衡，D錯誤答案BC猜想二對帶電粒子在磁場中的運動的考查命題依據(jù)：從近三年的高考試題來看，該考點是高考的高頻考點在選擇題、計算題中都有出現(xiàn)，而計算題往往以綜合題(或壓軸題)的形式出現(xiàn)，難度大、分值高預(yù)計2014年可能從以下幾個角度命題：一是由于帶電粒子速度變化導致半徑和周期變化問題；二是帶電粒子從一個磁場區(qū)域到另一個磁場區(qū)域?qū)е掳霃降淖兓?、軌跡的變化問題；三是高科技設(shè)備中帶電粒子在磁場中運動的應(yīng)用實例分析，下面設(shè)計的兩個試題中“試題設(shè)計2”是已知運動軌跡，反推粒子的電性及比荷大小的關(guān)系，屬于信息給予型命題，是高

13、考命題的一個新思路，“試題設(shè)計3”是帶電粒子從一個磁場區(qū)域到另一個反方向的磁場區(qū)域，屬分析判斷型命題，是預(yù)測2014年高考的一道好題解析本題考查帶電粒子在磁場中做圓周運動的相關(guān)公式的應(yīng)用軌跡2對應(yīng)的粒子運動的半徑大，比荷相同時，軌跡2對應(yīng)的粒子速率較大，A錯誤，B正確；當m1m2、v1v2時，又軌跡2對應(yīng)的粒子運動的半徑大，則q1q2，且都是負粒子流，C錯誤，D正確答案BD3如圖4所示，空間存在兩個勻強磁場，它們的分界線是邊長為3L的等邊三角形APC，D、E、F三點分別在PC、CA、AP邊上，AFPDCEL，分界線兩側(cè)的磁場方向相反且垂直于紙面，磁感應(yīng)強度大小相同，均為B，分界線外的磁場區(qū)域足

14、夠大現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電荷離子(不計重力)，從F點以速度v射向三角形圖圖4 (1)如果速度v的方向與PC邊平行，離子第一次到達分界線就經(jīng)過D點，則磁感應(yīng)強度B的大小是多少？(2)如果改變磁感應(yīng)強度B的大小和速度v的方向(速度v的方向均在紙平面內(nèi))，使離子第一次、第二次到達分界線時依次經(jīng)過D點和E點，求離子周期性運動的周期(3)再改變磁感應(yīng)強度B的大小和速度v的方向(速度v的方向均在紙平面內(nèi))，能否仍使離子第一次、第二次到達分界線時依次經(jīng)過D點和E點？為什么？(2)連接D、E、F，可得DEF是等邊三角形，當離子沿DFE的角平分線方向射入時，離子才能依次經(jīng)過D點、E點，其運動的各段軌

15、跡依次是a、b、c、d、e、f.回到F點，完成一個周期運動，如圖所示答案見解析猜想三帶電粒子在復合場中運動的考查命題依據(jù)：高考對帶電粒子在復合場中運動的考查一直是重點和熱點，試題特點往往構(gòu)思新穎、綜合性強，突出考查考生對物理過程和運動規(guī)律的綜合分析能力、運用數(shù)學知識解決物理問題的能力及空間想象能力考查時除了以常見的復合(組合)場為載體，還常以速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器、電磁流量計等典型物理模型為核心來設(shè)置物理情境，考查考生的應(yīng)變能力以及對知識的遷移能力帶電粒子在復合場中運動考查的形式主要有電磁分離型：三場(或兩場)分離，多過程結(jié)合，考查對直線運動和曲線運動相結(jié)合的問題；電磁正交型：三場(或

16、兩場)正交，考查對直線運動和曲線運的綜合分析預(yù)計2014年高考該考點內(nèi)容的命題角度可能與平衡問題、圓周運動、類平拋運動等知識相結(jié)合從全新的角度，綜合性地考查考生的能力，如下面的“試題設(shè)計4”是以電子在組合場中運動的多過程為背景的題目要求考生對電子的運動過程有清晰的認識，并且歸納出各個區(qū)域中運動的動能、速度、時間、路程等物理量的比例關(guān)系，并能應(yīng)用數(shù)學知識解決具體的物理問題，是預(yù)測明年高考壓軸的一道好題試題設(shè)計4如圖5所示，在xOy平面內(nèi)的第四象限內(nèi)充滿著豎直向下的、電場強度大小為E的勻強電場，上下寬度為d；第一象限內(nèi)充滿垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B；x軸處有一很薄的隔離層一個電荷量為e、質(zhì)量為m、初速度為零的電子，從A點(0，d)開始被電場加速，經(jīng)隔離層從O點垂直進入磁場，電子每次穿過隔離層，運動方向不變，其動能損失是每次穿過前動能的10%，不計電子所受重力圖圖5 (1)求電子每次通過x軸前后的速率；(2)為了使電子能通過S(L,0)點，試寫出L與E、e、m、B各物理量應(yīng)滿足的關(guān)系式；(3)在滿足第(2)小題的情況下，電子從O點開始運動到第一次經(jīng)過S點的過程中所用的時間；(4)電子從O點運動起到最終停止，電子在電場中運動的總路程答案見解析答案見解析