20xx屆新高考二輪復(fù)習(xí)-專題三-第二講-磁場(chǎng)-帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-學(xué)案-wenkub
2025-04-05 05 本頁(yè)面
【正文】 和一般解的形式,然后分析、討論處于臨界條件時(shí)的特殊規(guī)律和特殊解二是直接分析、討論臨界狀態(tài),找出臨界條件,從而通過臨界條件求出臨界值兩種方法物理方法(1)利用臨界條件求極值。解題指導(dǎo)審題讀取題干獲取信息向四面八方均勻、持續(xù)不斷地發(fā)射電子運(yùn)動(dòng)電荷帶負(fù)電。磁場(chǎng)邊界為MN(垂直紙面的一個(gè)平面)。③三角:速度偏轉(zhuǎn)角∠COD、圓心角∠BAC、弦切角∠OBC,其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角,也等于弦切角的兩倍。歸納總結(jié) (1)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),要抓住洛倫茲力充當(dāng)向心力,從而得出半徑公式R=mvBq,周期公式T=2πmBq,運(yùn)動(dòng)時(shí)間公式t=θ2πT,知道粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑和速度有關(guān),運(yùn)動(dòng)周期和速度無關(guān),畫軌跡,定圓心,求半徑,結(jié)合幾何知識(shí)分析解題?？蚣芘c一電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻忽略不計(jì)的電源相連接。如圖所示,無限長(zhǎng)直導(dǎo)線MN在方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且垂直于磁場(chǎng)方向。素養(yǎng)點(diǎn)撥磁場(chǎng)疊加問題的分析思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源,如通電導(dǎo)線?！镜淅?】(多選)(2020安徽馬鞍山第二次質(zhì)檢)如圖所示,在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有兩根彼此靠近且平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b放在紙面內(nèi),導(dǎo)線長(zhǎng)度均為L(zhǎng)。在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子,其運(yùn)動(dòng)時(shí)間為( ) 情境剖析本題屬于應(yīng)用性、創(chuàng)新性題目,以“帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索類情境。素養(yǎng)能力本題考查帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),對(duì)考生的理解能力、分析綜合能力有較高的要求,較好地考查了考生的科學(xué)推理和科學(xué)論證等素養(yǎng)。3.(2020全國(guó)Ⅲ卷)真空中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)邊界為兩個(gè)半徑分別為a和3a的同軸圓柱面,磁場(chǎng)的方向與圓柱軸線平行,其橫截面如圖所示。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F,則線框LMN受到的安培力的大小為( ) 情境剖析本題屬于基礎(chǔ)性、創(chuàng)新性題目,以“通電線框所受安培力大小和方向的判斷”為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索類情境。素養(yǎng)能力本題考查左手定則和安培力公式,較好地考查了考生的模型建構(gòu)和科學(xué)推理等素養(yǎng),對(duì)考生的理解能力、模型建構(gòu)能力和邏輯推理能力有一定要求。已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為13B0和12B0,方向也垂直于紙面向外。一速率為v的電子從圓心沿半徑方向進(jìn)入磁場(chǎng)。4.(2020全國(guó)Ⅰ卷)一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外,其邊界如圖中虛線所示,ab為半圓,ac、bd與直徑ab共線,ac間的距離等于半圓的半徑。素養(yǎng)能力本題考查帶電粒子在圓形有界磁場(chǎng)中做放縮圓運(yùn)動(dòng)的問題,對(duì)考生的理解能力、模型建構(gòu)能力和分析綜合能力有較高的要求,較好地考查了考生的模型建構(gòu)、科學(xué)推理和科學(xué)論證等素養(yǎng)。導(dǎo)線中通有如圖所示的方向相反的電流,a中電流為I,b中電流為2I,a受到的磁場(chǎng)力大小為F1,b受到的磁場(chǎng)力大小為F2,則( )=2F12F1思維點(diǎn)撥由安培定則可以判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向。(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn),利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向,如圖所示M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為BM、BN。a、b兩點(diǎn)位于紙面內(nèi)且連線與直導(dǎo)線垂直,b點(diǎn)到直導(dǎo)線距離是a點(diǎn)到直導(dǎo)線距離的2倍。垂直于豎直框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則框架受到安培力的合力的大小和方向?yàn)? ),豎直向上 ,豎直向上,豎直向下 ,豎直向下3.(多選)如圖所示,三根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線A、B、C互相平行,A、B、C為等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),三根導(dǎo)線中通入的電流大小相等,且A、C中電流方向垂直于紙面向外,B中電流方向垂直于紙面向里。(2)如果磁場(chǎng)是圓形有界磁場(chǎng),在找?guī)缀侮P(guān)系時(shí)要尤其注意帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的“四點(diǎn)、六線、三角”?！爱嬡壽E,定圓心,求半徑”是解決帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的一般思路,其中“畫軌跡”是處理臨界與極值問題的核心。在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一點(diǎn)電子源(輻射發(fā)射源)S,向四面八方均勻、持續(xù)不斷地發(fā)射電子。電子速度大小、方向不確定。(2)利用邊界條件求極值。(4)用圖像法求極值四個(gè)結(jié)論(1)剛好穿出磁場(chǎng)邊界的條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與邊界相切。,∠B=90176。(1)若粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后穿過y軸正半軸離開磁場(chǎng),分析說明磁場(chǎng)的方向,并求在這種情況下磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值Bmin。規(guī)律方法 帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)形成多解的原因,可能出現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)軌跡。不計(jì)粒子的重力。根據(jù)洛倫茲力提供向心力和牛頓第二定律求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。角,在PQ兩側(cè)存在垂直于紙面且方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。粒子的重力不計(jì),不考慮變化的磁場(chǎng)所產(chǎn)生的電場(chǎng),下列說法正確的是( )(b)中B0=2mvqR(b)中T0=(π+1)Rv=0時(shí),質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,以初速度v從A點(diǎn)沿AO入射,偏轉(zhuǎn)、碰撞后,仍可返回A點(diǎn),在0≤x≤d的區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng),在x0的區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出)。(1)求質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小和方向。典例分析【典例】如圖所示,真空中有一半徑r= m的圓形磁場(chǎng),與坐標(biāo)原點(diǎn)相切,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2103 T,方向垂直于紙面向外,在x=1 m和x=2 m之間的區(qū)域內(nèi)有一沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,電場(chǎng)強(qiáng)度E=103 N/C。(3)按照(2)中條件運(yùn)動(dòng)的粒子最后打到熒光屏上的位置坐標(biāo)。粒子出電場(chǎng)后不受力,做勻速直線運(yùn)動(dòng)破題首先在解答(1)問時(shí)根據(jù)題意確定粒子勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于磁場(chǎng)圓的半徑,判斷出本題考查磁發(fā)散模型,然后在此思路引導(dǎo)下解題就事半功倍了。(2)若要使射出電場(chǎng)的粒子經(jīng)某一圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后都能通過圓形磁場(chǎng)邊界的一個(gè)點(diǎn)而便于再收集,求對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑和相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小?！〗馕鲈O(shè)L1在a、
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