2016-2017學(xué)年高中物理第三章磁場(chǎng)章末復(fù)習(xí)課練習(xí)粵教版選修3

1、第三章章末復(fù)習(xí)課-提綱挈領(lǐng)復(fù)習(xí)知識(shí)【知識(shí)體系】磁康感應(yīng)強(qiáng)度工 場(chǎng)“安培力二方向3左手定則洛倫茲力邃方向;左手定則直流電動(dòng)機(jī)和送電式電流態(tài)通電導(dǎo)體在復(fù)合場(chǎng)中的平衡和運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).半徑3，周期松田J質(zhì)譜儀衛(wèi)I回旋加速器安培分子電流假說(shuō)F答案填寫(xiě)匹ILmv27tm3匕qB上1r總結(jié)歸納提升能力主題i磁場(chǎng)對(duì)電流的作用一一安培力1.安培力大小.當(dāng)RI、L兩兩垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL.(2)若B與I(L)夾角為0,則F=BILsin0.當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受安培力最大，F(xiàn)max=BIL.(3)當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)平行時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力最小，F(xiàn)min=0.2.安培力的方向：左手定

2、則.3 .分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟.(1)畫(huà)出.通電導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感線(xiàn)方向及分布情況.(2)用左手定則確定各段通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力.(3)據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓定律確定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況.4 .注意問(wèn)題.(1)公式F=BIL中L為導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度.(2)安培力的作用點(diǎn)為磁場(chǎng)中通電導(dǎo)體的幾何中心.(3)安培力做功：做功的結(jié)果將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能.【典例1】如圖所示，在傾角為a的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒.當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左

3、的過(guò)程中，關(guān)于B大小的變化，正確的說(shuō)法是()A.逐漸增大B.逐漸減小C.先減小后增大D.先增大后減小解析：根據(jù)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時(shí)針至水平向左的條件，受力分析，再根據(jù)力的平行四邊形定則作出力的合成變化圖，由此可得B大小的變化情況是先減小后增大.答案：C針對(duì)別練1.如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角0=37°,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng).金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Q的直流電源.現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.040kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬

4、導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R=2.5Q,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求：(1)通過(guò)導(dǎo)體棒的電流；(2)導(dǎo)體棒受到的安培力的大小；(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小.解析：(1)導(dǎo)體棒、金屬導(dǎo)軌和直流電源構(gòu)成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I1.5A.(2)導(dǎo)體棒受到的安培力：F安=81=0.30N.(3)導(dǎo)體棒所受重力沿斜面向下的分力Fi=mgiin370=0.24.NI,由于F1小于安培力，故導(dǎo)體棒受沿斜面向下的摩擦力f;根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件m$in3

5、70+f=F安，解得：f=0.06N.答案：(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N主題2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用一一洛倫茲力1 .帶電粒子在無(wú)界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)：完整的圓周運(yùn)動(dòng).2 .帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)：部分圓周運(yùn)動(dòng)(偏轉(zhuǎn)).3 .解題一般思路和步驟.(1)利用輔助線(xiàn)確定圓心.(2)利用幾何關(guān)系確定和計(jì)算軌道半徑.(3)利用有關(guān)公式列方程求解.4 .帶電粒子通過(guò)有界磁場(chǎng).a0 0 .1臨界條件，如340bc圖）.(1)直線(xiàn)邊界(進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱(chēng)性，如圖).解析：先作圓o,根據(jù)題目條件過(guò)O作直線(xiàn)L即x軸，交圓O于O',即可得到粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡：過(guò)入射點(diǎn)O沿逆時(shí)針再經(jīng)

6、。射出.再分別過(guò)OO'作垂線(xiàn)交于O',既為粒子作圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心.如圖（a）這樣作出的圖既準(zhǔn)確又標(biāo)準(zhǔn)，且易判斷粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角為270°（1）粒子軌跡如圖（b）.粒子進(jìn)入磁場(chǎng)在洛倫茲力的作用下做圓周運(yùn)動(dòng):2qvB=mv-,r=?rrqB（2）粒子運(yùn)動(dòng)周期：T=21=2g粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角為270。，vqB所以t = 4丁=3 7tm2qB.g-mv37tm日木：qB（2）2qBt對(duì)訓(xùn)練2.（多選）兩個(gè)初速度大小相同的同.種離子a和b,從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打到屏P上.不計(jì)重力，下列說(shuō)法正確的有（）A. a、b均帶正電B. a在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)

7、間比b的短C. a在磁場(chǎng)中飛行的路程比b的短D. a在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近解析：a、b粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，粒子a、b都向下運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，a、b均帶正電，故A正確；由=£知，兩粒子半徑相等，根據(jù)圖中兩粒子運(yùn)動(dòng)軌跡可知a粒qB子運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度大于b粒子運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度，a在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的長(zhǎng)，故B、C錯(cuò)誤；根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡可知，在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離a比b的近，故D正確.答案：AD主題3帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 .復(fù)合場(chǎng)：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)共存，或其中兩場(chǎng)共存.2 .組合場(chǎng)：電場(chǎng)和磁場(chǎng)各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或在同一區(qū)域，電場(chǎng)、磁場(chǎng)交替出現(xiàn).3 .三種場(chǎng)的比較.

8、名稱(chēng)力的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)重力場(chǎng)大?。篏J=mg方向：豎直向下重力做功與路徑無(wú)關(guān)重力做功改變物體的重力勢(shì)能電場(chǎng)大小：F=qE,方向：正電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)力向相同；負(fù)電何受力方向與場(chǎng)強(qiáng)力向相反電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)W=qU,電場(chǎng)力做功改變物體的電勢(shì)能磁場(chǎng)洛倫茲力f=qvB,方向符合左手定則洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的動(dòng)能4.復(fù)合場(chǎng)中粒子重力是否考慮的三種情況.(1)對(duì)于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力相比太小，可以忽略；而對(duì)于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般考慮其重力.(2)在題目中有明確說(shuō)明是否要考慮重力的，這種情況按題目要求處理比較正規(guī)，也比較

9、簡(jiǎn)單.(3)不能直接判斷是否要考慮重力的，在受力分析與運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，要結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)確定是否要考慮重力.5 .帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例.(1)速度選擇器.平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來(lái)，所以叫速度選擇器.帶電粒子能夠沿直線(xiàn)勻速通過(guò)速度選擇器的條件是：qvB=qE即v=2B(2)質(zhì)譜儀.構(gòu)造：如圖所示，由粒子源、加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和照相底片等構(gòu)成.12原理：粒子由靜止被加速電場(chǎng)加速，根據(jù)動(dòng)能定理可得關(guān)系式：qU=2mV.粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律得關(guān)系式：2vqvB=mr.由兩式可得出需要研究的物理量，

10、如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷.r_1j2mUm=q.B2q2U(3)回旋加速器.構(gòu)造：如圖所示，D、D是半圓金屬盒，D形盒的縫隙處接交流電源.D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.原理：交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等，粒子在圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中一次一次地經(jīng)過(guò)D形盒縫隙，兩盒間的電勢(shì)差一次一次地反向，粒子就會(huì)被一次一次地加速，由22-22mv一qBr一一一一，、qvB=，得Rm=t-,可見(jiàn)粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒半徑r決定,r2m與加速電壓無(wú)關(guān).(4)磁流體發(fā)電機(jī).磁流體發(fā)電機(jī)是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能.根據(jù)左手定則，如圖可知B是發(fā)電機(jī)的正極.磁流體發(fā)電機(jī)兩極間的距離為L(zhǎng),

11、等離子體的速度為v,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則兩極板間能達(dá)到的最大電勢(shì)差UtBLv.外電阻R中的電流可由閉合電路歐姆定律求出.（5）電磁流量計(jì).工作原理：如圖所示，圓形導(dǎo)管直徑為d,用非磁性材料制成，導(dǎo)電液體在管中向左流動(dòng)，導(dǎo)電液體中的自由電荷（正、負(fù)離子），在洛倫茲力的作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差，形成電場(chǎng)，當(dāng)自由電荷所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定，即qvB=qE=q馬所以丫=與.因此液體流量，即Qi=Sv=:dBd4Bd4B（6）霍爾效應(yīng).在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢(shì)差，這種

12、現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)，其原理如圖所示.【典例3為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì).該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開(kāi)口.在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極.污水充滿(mǎn)管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U.若用Q表示污水流量（單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積），下列說(shuō)法中正確的是（）A.若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高B.若污水中負(fù)離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高C.污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D.污水流量Q與U成正比，與a、b無(wú)關(guān)且當(dāng)電荷所受洛

13、倫茲解析：由左手定則可判斷，前表面聚集負(fù)電荷，比后表面電勢(shì)低,A B、力與電場(chǎng)力平衡時(shí)，電荷不再偏轉(zhuǎn)，電壓表示數(shù)恒定，與污水中的離子的多少無(wú)關(guān),C均錯(cuò)誤；由Q=vs.bc,qvB=qUT彳導(dǎo)Q=Uc可見(jiàn)，Q與U成正比，與a、b無(wú)關(guān)，D正確.dB答案：Dt對(duì)訓(xùn)練6 .（多選）如圖是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，在間距為d的平行金屬板A、C間，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為R方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩金屬板通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與滑動(dòng)變阻器相連，變阻器接入電路的電阻為R等離子體連續(xù)以速度v平行于兩金屬板垂直射入磁場(chǎng)，理想電流表A的讀數(shù)為I.,則（）等底子體CA.發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E=IRBdvB,發(fā)電機(jī)的內(nèi)電阻為r-RIRC.發(fā)電機(jī)

14、的效率Y=3不BdvD.變阻器觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)金屬板A、C的等離子體數(shù)目增多解析：當(dāng)?shù)入x子體受到的洛倫茲力等于電場(chǎng)力時(shí)，電動(dòng)勢(shì)呈穩(wěn)定狀態(tài)，則場(chǎng)強(qiáng)E=Bv,發(fā)動(dòng)機(jī)的.電動(dòng)勢(shì)E=Ed=Bdv,外電路白電壓為IR,A錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)的內(nèi)部電阻等效于電源的內(nèi)阻，那么發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻r=BdvR,B正確；發(fā).電機(jī)的效率Y=U=獸，C正確；觸頭IEBdvP向上運(yùn)動(dòng)，則電路中的電阻變小，電路中的電流變大，單位時(shí)間移動(dòng)的電荷數(shù)變多，D正確.答案：BCD分析考情體驗(yàn)真題統(tǒng)攬考情歷年高考對(duì)本章知識(shí)得考查覆蓋面大，幾乎每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都考查到，特別是左手定則和帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)更是兩個(gè)命題頻率最高的知識(shí)點(diǎn)，且題

15、目難度大，對(duì)考生的空間想象能力、物理過(guò)程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的綜合分析能力要求較高，且不僅考查對(duì)安培力的理解，而且考查能將它和其他力放在一起，綜合分析和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力；而帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考查能否正確解決包括洛倫茲力在內(nèi)的復(fù)雜綜合性力學(xué)問(wèn)題，考查綜合能力的特點(diǎn).試題題型全面，難度中.等偏難.預(yù)計(jì)今后的題目更趨于綜合能力考查.真題例析(2014廣東卷)如圖(a)所示，在以O(shè)為圓心，內(nèi)外半徑分別為R和R2的圓環(huán)區(qū)域內(nèi),存在輻射狀電場(chǎng)和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，內(nèi)外圓間的電勢(shì)差U為常量，R=R,R=3R,電量為+q,質(zhì)量為m的粒子從內(nèi)圓上的A點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域，不計(jì)重力.(1)已知粒子從外圓上以速度vi射出，求粒

16、子在A點(diǎn)的初速度V0的大小.(2)若撤去電場(chǎng)，如圖(b),已知粒子從OA延長(zhǎng)線(xiàn)與外圓的交點(diǎn)C以速度V2射出，方向與OA延長(zhǎng)線(xiàn)成45。角，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.(3)在圖(b)中，若粒子從A點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，速度大小為V3,方向不確定，要使粒子一定能夠從外圓射出，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)小于多少？解析：(1)粒子從A點(diǎn)射入到從外界邊界射出的過(guò)程，洛倫茲力不做功，電場(chǎng)力做功，由動(dòng)能定理，得：1212qU=2mv2mv,解得：vo=v2一弓(2)撤去電場(chǎng)后，作出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1,設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,由牛頓第二定律，有：2v2小qB1V2=m-,由幾何關(guān)系可

17、知，粒子運(yùn)動(dòng)的圓心角為90。，則J2(R,-R)r=-2Z2R,聯(lián)立得：B=.2qR2兀r勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期T=，V2一，1粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=412兀R聯(lián)立得：t=F-.2V2LOKB2（3）要使粒子一定能夠從外圓射出，粒子剛好與兩邊界相切，軌跡圖如圖2,由幾何關(guān)系可知粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑:設(shè)此過(guò)程的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2,由牛頓第二定律，有:2V3一qE2V3=m-,ri口mv由得：B2=左".qrt所以磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)小于£答案：（1）v22qUm (2)2qR2v2mvqR0針對(duì)訓(xùn)練半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)帶電粒子（不計(jì)重力）從A點(diǎn)以速度vo

18、垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并從B點(diǎn)射出./AOB= 120° ,如圖所示,則該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2兀rA.3vo兀rC.菰3兀rD.t3vo解析：由/AOB= 120°可知，弧 AB所對(duì)圓心角0 =60° ,故兀RQ ,從圖中分析3vo有曾4,所以t=之工,D項(xiàng)正確.答案：D章末集訓(xùn)迎戰(zhàn)兩考1.圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相同的電流，方向如圖所示.一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是()B.向下D.向右A.向上C.向左解析：在O點(diǎn)處，各電流產(chǎn)生的磁

19、場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在O點(diǎn)疊加.d、b電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消，a、c電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)合矢.量方向向左，帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，由左手定則可判斷出它所受洛倫茲力的方向向下，B選項(xiàng)正確.答案：BR,磁場(chǎng)方向垂直于橫截7 .空間有一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域的橫截面的半徑為面.一質(zhì).量為m電荷量為q(q>0)的粒子以速率V0沿橫截面的某直徑射入磁場(chǎng)，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏離入射方向60° .不計(jì)重力.該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為A./3mv3qRB.mvqRC.Mmv ""qR"D.3mv "qR解析：畫(huà)出帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖，如圖所示.設(shè)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑為r,根據(jù)洛倫茲力公式和牛頓第二定律，得2qv°B= mv,解得 r =mv qB.由圖中幾何關(guān)系可得:B=嚶，選項(xiàng)tan30°=-.r聯(lián)立解得：該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度答案：A8 .(多選)1922年英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).若一束粒子