2016高考物理備考課件倒數(shù)第六天

專題2逐點(diǎn)排查

一個(gè)不漏第二部分

考前靜悟篇倒數(shù)第六天

磁

場磁感線：用來形象描述磁場各點(diǎn)磁場強(qiáng)弱和方向的假想曲線；磁感線各點(diǎn)切線方向、該點(diǎn)磁場方向和放入該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極指向相同；磁感線疏密與磁場強(qiáng)弱相對(duì)應(yīng)，磁感線是封閉曲線，兩條磁感線不會(huì)相交．電流周圍磁場的分布①直線電流：磁感線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心，在垂直導(dǎo)線的平面上大小不同的同心圓，離導(dǎo)線越近磁感線越密，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁感線越疏．②環(huán)形電流：磁感線是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線．在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線與環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直．③通電螺線管：磁感線與條形磁鐵的磁場相似，在螺線管內(nèi)部磁感線從S極到N極，在螺線管外部磁感線從N極到S極．④電流周圍磁場的判斷方法：安培定則(右手螺旋定則).考點(diǎn)39考點(diǎn)40安培力、安培力的方向(Ⅰ)勻強(qiáng)磁場中的安培力(Ⅱ)安培力：磁場對(duì)電流的作用，F(xiàn)＝BILsinα，式中α是電流方向與磁場方向的夾角，L為導(dǎo)線的有效長度．閉合通電線圈在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力的矢量和為零．①左手定則判斷安培力的方向：伸開左手，使大姆指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)．把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么大姆指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向．②安培力的特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I所決定的平面．安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(電動(dòng)機(jī)原理)；安培力做負(fù)功(或克服安培力做功)，機(jī)械能或其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能(發(fā)電機(jī)原理)．考點(diǎn)41洛倫茲力、洛倫茲力的方向(Ⅰ)考點(diǎn)42

洛倫茲力公式(Ⅱ)洛倫茲力是磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力，當(dāng)v//B時(shí)，F(xiàn)＝0；當(dāng)v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝qvB.洛倫茲力垂直于B與v所決定的平面，方向判定利用左手定則．由于F垂直于v，故洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功．考點(diǎn)43帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)(Ⅱ)考點(diǎn)44

質(zhì)譜儀和回旋加速器(Ⅰ)(1)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律向心力由洛倫茲力提供：qvB＝m

；v若v∥B，帶電粒子不受洛倫茲力，則帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)．若帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，則做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．2rmv2πm軌道半徑r＝

qB

，周期T＝

qB

.(2)帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)問題①圓心確定：因洛倫茲力指向圓心且與運(yùn)動(dòng)速度方向垂直，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)洛倫茲力的方向，其延長線的交點(diǎn)即為圓心．②半徑確定：一般是利用幾何知識(shí)，解三角形方法求解．③時(shí)間確定：利用圓心角與弦切角的關(guān)系計(jì)算圓心角大小，由t＝

θ

T可求得帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間．360°(3)質(zhì)譜儀是測量同位素質(zhì)量及含量百分比的儀器．一束帶電離子通過質(zhì)譜儀電場和磁場后，比荷不同的便被分開，如圖1所進(jìn)入同一磁場時(shí)，r∝來測量比荷．示．由動(dòng)能定理得：v＝2mU2qU，r＝mvm

qB＝

qB2，m

，且U、B、r能直接測量，因此可用此裝置q圖1(4)回旋加速器中交變電壓的周期等于粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期，粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的半徑確定．考點(diǎn)精練1.1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖2所示，它的核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和交變電源相連接，兩盒放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于盒底面，某一帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，通過兩盒間的窄縫時(shí)反復(fù)被加速，當(dāng)達(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過特殊裝置被引出.下列說法正確的是(

)圖2，與高頻電源的電壓無關(guān)，與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，粒子出來時(shí)的動(dòng)能越大，故C、D錯(cuò)誤.答案

Bv2qBR根據(jù)qvB＝m

R

得，粒子出D形盒時(shí)的速度vm＝

m

，則粒子1出D形盒時(shí)的動(dòng)能Ekm＝

2mv2＝mq2B2R22m2.質(zhì)量為m、帶電量為q的小球，從傾角為θ的光滑絕緣斜面上由靜止下滑，整個(gè)斜面置于方向水平向里的勻強(qiáng)磁場中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖3所示.若帶電小球下滑后某時(shí)刻對(duì)斜面的作用力恰好為零，下面說法中正確的是( )A.小球帶正電圖3B.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做加速度增大，而速度也增大的變加速直線運(yùn)動(dòng)D.小球在斜面上下滑過程中，當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r(shí)的速率為mgcos

θBq3.如圖4所示，把一重力不計(jì)可自由運(yùn)動(dòng)的通電直導(dǎo)線AB水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，當(dāng)通以圖示方向的電流時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)()A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降

B.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降

C.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升

D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升圖4解析

根據(jù)題圖所示的導(dǎo)線所在處的特殊位置判斷其轉(zhuǎn)動(dòng)情況.將導(dǎo)線從N、S極的中間分成兩段，左、右段所在處的磁場方向如(1)圖所示，由左手定則可得左段受安培力的方向垂直紙面向外，右段受安培力的方向垂直紙面向里，從上往下看，導(dǎo)線將繞O點(diǎn)沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).再根據(jù)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時(shí)的特殊位置判斷其上下運(yùn)動(dòng)情況.如(2)圖所示，導(dǎo)線此時(shí)受安培力方向豎直向下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動(dòng).由上述兩個(gè)特殊位置的判斷可知，當(dāng)導(dǎo)線不在上述的特殊位置時(shí)，所受安培力使導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要向下運(yùn)動(dòng).答案B4.如圖5所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場時(shí)，不計(jì)重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過此區(qū)域的時(shí)間為t.若加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，帶電粒子仍以原來的初速度入射，粒子飛出磁場時(shí)偏離原方向60°，利用以上數(shù)據(jù)求：帶電粒子的比荷及帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期.解析

由帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角可知，帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角為60°，因此由幾何關(guān)系得磁場寬度L＝Rsin

60°圖5v0

2又未加磁場時(shí)有L＝v0t，又由qv0B＝m

R所以可求得比荷m＝q

sin

60°

3Bt

＝2Bt＝4

3πt得

T＝2πm

2πtqB

＝sin

60°

3.答案

3

4

3πt

2Bt

35.如圖6甲所示，在光滑絕緣的水平桌面上建立一xOy坐標(biāo)系，平面處在周期性變化的電場和磁場中，電場和磁場的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定沿＋y方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的正方向，豎直向下為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向).在t＝0時(shí)刻，一質(zhì)量為10

g、電荷量為0.1

C的帶正電金屬小球(重力不計(jì))自坐標(biāo)原點(diǎn)O處，以v0＝2m/s的速度沿x軸正方向射出.已知E0＝0.2

N/C、B0＝0.2π

T.求：圖6(1)t＝1

s末速度的大小和方向；1～2

s內(nèi)，金屬小球在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期；在給定的坐標(biāo)系中，大體畫出小球在0到6

s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡示意圖6

s內(nèi)金屬小球運(yùn)動(dòng)至離x軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的位置坐標(biāo).解析

(1)在0～1 s內(nèi)，金屬小球在電場力作用下，在x軸方向上做勻速運(yùn)動(dòng)vx＝v0yy

軸方向做勻加速運(yùn)動(dòng)v

＝qE0mt11

s

末粒子的速度

v1＝

vx

2＋vy

2＝22

m/s1vy設(shè)

v

與

x

軸正方向的夾角為

α，則

tan

α＝vx，α＝45°.(2)在

1～2

s

內(nèi)，粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律mv1

2

mv12qv1B0＝

R1

得

R1＝qB0

＝

π

mqB0

＝粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期

T＝2πm

1s.(3)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示(4)5s末粒子的坐標(biāo)為x＝v0t＝6

m2y＝1at2＝9

my此時(shí)粒子y

軸方向的速度：v

′＝0qE

tm＝6m/s合速度大小為v＝

v2＋v

′2＝20

y10

m/s第6

s

內(nèi)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r＝mv＝qB0

π10

m帶電粒子在第6

s

內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示vsin

θ＝vy′＝26

＝3

1010

10第6

s

內(nèi)粒子運(yùn)動(dòng)至離x

軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的橫坐標(biāo)為