專(zhuān)題8磁場(chǎng)、帶電粒子在磁場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(已修改)
2025-06-19 13:52 本頁(yè)面
【正文】 專(zhuān)題8 磁場(chǎng)、帶電粒子在磁場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)體 系 重 組核 心 檢 索“兩個(gè)磁場(chǎng)力”．(1)安培力：F＝BILsin_θ，其中θ為B與I的夾角．(2)洛倫茲力：F＝qvBsin_θ，其中θ為B與v的夾角．2．明確“兩個(gè)公式”．(1)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式：R＝．(2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式：T＝＝．3．用準(zhǔn)“兩個(gè)定則”．(1)對(duì)電流的磁場(chǎng)用安培定則．(2)對(duì)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力和帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力用左手定則．4．畫(huà)好“兩個(gè)圖形”．(1)對(duì)安培力作用下的平衡、運(yùn)動(dòng)問(wèn)題畫(huà)好受力分析圖．(2)對(duì)帶電粒子的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題畫(huà)好與圓有關(guān)的幾何圖形. 磁場(chǎng)的性質(zhì) (多選)(2014浙江高考)如圖8173。1甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，．從t＝0時(shí)刻起，棒上有如圖8173。1乙所示的持續(xù)交變電流I，周期為T(mén)，最大值為Im，圖1中I所示方向?yàn)殡娏髡较颍畡t金屬棒( )圖8173。1A．一直向右移動(dòng)B．速度隨時(shí)間周期性變化C．受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D．受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功【關(guān)鍵信息】 …豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)…垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒．2．從t＝0時(shí)刻起，棒上有…持續(xù)交變電流I，圖甲中I所示方向?yàn)殡娏髡较颍緡L試解答】 根據(jù)左手定則知金屬棒在0～內(nèi)所受安培力向右，大小恒定，故金屬棒向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，在～T內(nèi)金屬棒所受安培力與前半個(gè)周期大小相等，方向相反，金屬棒向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期結(jié)束時(shí)金屬棒速度恰好為零，以后始終向右重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B、C正確；在0～時(shí)間內(nèi)，安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，安培力做正功，在～T時(shí)間內(nèi)，安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，安培力做負(fù)功，在一個(gè)周期內(nèi)，安培力所做總功為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】 ABC關(guān)于磁場(chǎng)性質(zhì)問(wèn)題的注意點(diǎn)1．要熟記地磁場(chǎng)，通電導(dǎo)線和線圈磁場(chǎng)、條形或蹄形磁鐵、磁場(chǎng)的特點(diǎn)，知道指南針的N極代表磁場(chǎng)方向．2．磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入磁場(chǎng)的直線電流或帶電粒子有磁場(chǎng)力作用，會(huì)判斷磁場(chǎng)力的方向，會(huì)表示安培力和洛倫茲力的大?。l(fā)散1 磁場(chǎng)的方向及其判斷1．(多選)(2015全國(guó)卷Ⅱ)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)【解析】 指南針是一個(gè)小磁體，具有N、S兩個(gè)磁極，因?yàn)榈卮艌?chǎng)的作用，指南針的N極指向地理的北極，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確．因?yàn)橹改厢槺旧硎且粋€(gè)小磁體，所以會(huì)對(duì)附近的鐵塊產(chǎn)生力的作用，同時(shí)指南針也會(huì)受到反作用力，所以會(huì)受鐵塊干擾，選項(xiàng)C正確．在地磁場(chǎng)中，指南針南北指向，當(dāng)直導(dǎo)線在指南針正上方平行于指南針南北放置時(shí)，通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)在指南針處是東西方向，所以會(huì)使指南針偏轉(zhuǎn)．正確選項(xiàng)為B、C.【答案】 BC發(fā)散2 安培力及其應(yīng)用2．(2015重慶高考)音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤(pán)、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī)．圖8173。2是某音圈電機(jī)的原理示意圖，它由一對(duì)正對(duì)的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為n，磁極正對(duì)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B，區(qū)域外的磁場(chǎng)忽略不計(jì)．線圈左邊始終在磁場(chǎng)外，右邊始終在磁場(chǎng)內(nèi)，前后兩邊在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度始終相等．某時(shí)刻線圈中電流從P流向Q，大小為I.(1)求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向．(2)若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，求安培力的功率．【解析】 (1)由安培力表達(dá)式F＝BIL可知，線圈所受的安培力F＝nBIL，由左手定則可判斷安培力方向水平向右．(2)由功率公式P＝Fv可知，安培力的功率P＝nBILv.【答案】 (1)安培力的大?。簄BIL 方向：水平向右(2)安培力的功率：nBILv發(fā)散3 洛倫茲力及其應(yīng)用3．(2015海南高考)如圖8173。3所示，a是豎直平面P上的一點(diǎn)，P前有一條形磁鐵垂直于P，且S極朝向a點(diǎn)．P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場(chǎng)的共同作用下，在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過(guò)a點(diǎn)．在電子經(jīng)過(guò)a點(diǎn)的瞬間，條形磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)該電子的作用力的方向( )A．向上 B．向下C．向左 D．向右【解析】 電子過(guò)a點(diǎn)的速度向右，此處磁場(chǎng)向外，由左手定則可判斷電子受洛倫茲力向上．【答案】 A 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) (2013全國(guó)卷Ⅰ)如圖8173。4所示，半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面(紙面)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，一電荷量為q(q0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為，已知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60176。，則粒子的速率為(不計(jì)重力)( )A. B.C. D.【誤區(qū)點(diǎn)撥】 (磁場(chǎng)圓和軌跡圓)的對(duì)稱關(guān)系找到射出點(diǎn)位置．出、入點(diǎn)速度方向與磁場(chǎng)圓半徑夾角是相等的，根據(jù)題知條件可推知此夾角為30176。，再考慮速度轉(zhuǎn)60176。，由此可找到出點(diǎn)位置．2．不能根據(jù)兩個(gè)相交圓形成的兩個(gè)三角形的幾何關(guān)系，推出兩個(gè)圓半徑關(guān)系．【解析】 如圖所示，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心O2必在垂直于速度方向的直線EF上，由于粒子射入、射出磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60176。，故圓弧ENM對(duì)應(yīng)圓心角為60176。，所以△EMO2為等邊三角形．由于O1D＝，所以∠EO1D＝60176。，△O1ME為等邊三角形，所以可得到粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑EO2＝O1E＝R，由qvB＝，得v＝，B正確．【答案】 B分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)要熟記：1．粒子剛好不出磁場(chǎng)邊界的條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與邊界相切．2．審題時(shí)一定要注意從關(guān)鍵詞中找突破口，如抓住題干中的“恰好”、“最大”、“至少”、“不脫離”等詞語(yǔ)．3．從直線邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的粒子從同一邊界射出時(shí)，進(jìn)出磁場(chǎng)的速度方向與邊界的夾角相等，求解時(shí)一定要注意對(duì)稱性的應(yīng)用．發(fā)散1 磁偏轉(zhuǎn)的基本問(wèn)題1．(多選)(2015全國(guó)卷Ⅱ)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
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