高考物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)總結(jié)(存儲(chǔ)版)
【正文】 阻礙原磁通量的變化 —— “ 增反減同 ” ； (2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng) —— “ 來(lái)拒去留 ” ； (3)使線圈平面有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì) —— “ 增縮減擴(kuò) ” ； (4)阻礙原電流的變化 (自感現(xiàn)象 ) —— “ 增反減同 ” ． 如果考查的問(wèn)題不涉及感應(yīng)電流的方向，則用楞次定律的推廣含義進(jìn)行研究可以使分析問(wèn)題的過(guò)程簡(jiǎn)化． 1．如圖 9－ 1－ 1所示，光滑 固定導(dǎo)軌 m、 n水平放置， 兩根導(dǎo)體棒 p、 q平行放于 導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回 路，當(dāng)一條形磁鐵從高處 下落接近回路時(shí) ( ) 圖 9－ 1－ 1 A． p、 q將互相靠攏 B． p、 q將互相遠(yuǎn)離 C． p、 q保持靜止 D．因磁鐵的極性未知，故無(wú)法判斷 p、 q運(yùn)動(dòng)方向 解析： 條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)，穿過(guò)閉合回路的磁通量將增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)將阻礙這一磁通量的增加，具體表現(xiàn)應(yīng)為：使回路面積減小以延緩磁通量的增加，故 A正確． 答案： A 1．應(yīng)用現(xiàn)象 基本現(xiàn)象 應(yīng)用的定則或定律 運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng) 安培定則 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流有作用力 左手定則 電磁 感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng) 右手定則 閉合回路磁通量變化 楞次定律 2．應(yīng)用區(qū)別 關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系： (1)因電而生磁 (I→B)→安培定則； (2)因動(dòng)而生電 (v、 B→I)→右手定則； (3)因電而受力 (I、 B→F安 )→左手定則． 判斷感應(yīng)電流方向的右手定則是楞次定律的特例，在導(dǎo)體切割磁感線的情況下，用右手定則比楞次定律方便． 2．如圖 9－ 1－ 2所示， 水平放置的兩條光滑軌 道上有可自由移動(dòng)的金 屬棒 PQ、 MN，當(dāng) PQ在 外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)， MN 在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn) 動(dòng)，則 PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能 是 ( ) 圖 9－ 1－ 2 A．向右加速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng) C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng) 解析： 分析該類問(wèn)題，首先要明確 PQ運(yùn)動(dòng)是引起 MN運(yùn)動(dòng)的原因，然后根據(jù)楞次定律和左手定則判斷． 由右手定則， PQ向右加速運(yùn)動(dòng)，穿過(guò) L1的磁通量向上且增加，由楞次定律和左手定則可判斷 MN向左運(yùn)動(dòng)，故 A錯(cuò)． 若 PQ向左加速運(yùn)動(dòng)，情況正好和選項(xiàng) A相反，故 B對(duì)． 若 PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，由右手定則，穿過(guò) L1的磁通量向上且減小，由楞次定律和左手定則可判知 MN向右運(yùn)動(dòng)，故 C對(duì)． 若 PQ向左減速運(yùn)動(dòng)，情況恰好和選項(xiàng) C相反，故 D錯(cuò)． 答案： BC (2020 又 qvB＝ m 聯(lián)立以上各式，求得 L＝ 代入數(shù)據(jù)，解得 L≈ cm. 答案： cm 1．常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)形式的分析 (1)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重力場(chǎng)共同存在的復(fù)合場(chǎng)中，重力和電場(chǎng)力等大反向，兩個(gè)力的合力為零，粒子運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，帶電粒子在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)． (2)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重力場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 自由的帶電粒子 (無(wú)軌道約束 )，在勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重力場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是勻速直線運(yùn)動(dòng)，這是因?yàn)殡妶?chǎng)力和重力都是恒力，若它們的合力不與洛倫茲力平衡，則帶電粒子速度的大小和方向都會(huì)改變，就不可能做直線運(yùn)動(dòng)． (粒子沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)除外 ) 2．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法 (1)搞清楚復(fù)合場(chǎng)的組成．一般是磁場(chǎng)、電場(chǎng)的復(fù)合；磁場(chǎng)、 重力場(chǎng)的復(fù)合；磁場(chǎng)、重力場(chǎng)、電場(chǎng)的復(fù)合；電場(chǎng)和磁場(chǎng)分區(qū)域存在． (2)正確進(jìn)行受力分析．除重力、彈力、摩擦力外還要特別 關(guān)注電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的分析． (3)確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．注意將運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié) 合進(jìn)行分析． (4)對(duì)于粒子連續(xù)經(jīng)過(guò)幾個(gè)不同場(chǎng)的情況，要分段進(jìn)行分析、 處理． (5)畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律． 1．當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)受力 平衡列方程求解． 2．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)用牛頓運(yùn) 動(dòng)定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)進(jìn)行求解． 3．當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用功能關(guān)系進(jìn) 行求解． 2． (2020海南高考 )一長(zhǎng)直鐵芯上繞有 一固定線圈 M，鐵芯右端與一木質(zhì) 圓柱密接，木質(zhì)圓柱上套有一閉合 金屬環(huán) N， N可在木質(zhì)圓柱上無(wú)摩擦 移動(dòng)． M連接在如圖 9－ 1－ 8所示 的電路中，其中 R為滑線變阻器， E1 和 E2為直流電源， S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)． 下列情況中，可觀測(cè)到 N向左運(yùn)動(dòng)的是 ( ) 圖 9－ 1－ 8 A．在 S斷開(kāi)的情況下， S向 a閉合的瞬間 B．在 S斷開(kāi)的情況下， S向 b閉合的瞬間 C．在 S已向 a閉合的情況下，將 R的滑動(dòng)頭向 c端移動(dòng)時(shí) D．在 S已向 a閉合的情況下，將 R的滑動(dòng)頭向 d端移動(dòng)時(shí) 解析： 由圖可知， A、 B中都是通電發(fā)生電磁感應(yīng)，由楞次定律可得，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁場(chǎng)的變化，都是產(chǎn)生排斥作用， N將向右運(yùn)動(dòng)；而 C、 D在通電情況下移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)頭向 c端移動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻變大，電流變小，由楞次定律可知兩者互相吸引， N將向左運(yùn)動(dòng)，反之，當(dāng)滑動(dòng)頭向 d移動(dòng)時(shí)， N將向右運(yùn)動(dòng)．故只有 C項(xiàng)正確． 答案： C 。2．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (1)當(dāng)帶電粒子所受合外力為零時(shí)，將在復(fù)合場(chǎng)中靜止或 做 運(yùn)動(dòng)． (2)由洛倫茲力提供向心力，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)． 一、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1．復(fù)合場(chǎng)： 、 和重力場(chǎng)并存或兩種場(chǎng)并存，或 分區(qū)域存在．粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，要考慮 、 的作用，有時(shí)也要考慮重力的作用． 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 電場(chǎng)力 磁場(chǎng)力 勻速直線 研究帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，要明確各種不同力的性質(zhì)、特點(diǎn)，正確畫(huà)出其運(yùn)動(dòng)軌跡，選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律求解． 二、復(fù)合場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例 1．速度選擇器 如圖 8－ 3－ 1所示，所受重力可 忽略不計(jì)的帶電粒子垂直射入 正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的 復(fù)合場(chǎng)空間，所受電場(chǎng)力和洛 倫茲力方向相反，大小相等． 即 Eq＝ Bqv，所以 v＝ ① 凡是符合 ① 式的粒子能順利通過(guò)場(chǎng)區(qū)從 O2孔射出，凡是不符合 ① 式的粒子均不能從 O2孔射出． 圖 8－ 3－ 1 2．磁流體發(fā)電機(jī) 如圖 8－ 3－ 2所示，等離子噴入磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)區(qū)域中有兩塊金屬板 a和 b，
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