创新方案2014年高考物理精品教学案（章末专题与达标验收）第8章 磁场（19页Word）

创新方案2014年高考物理精品教学案（章末专题与达标验收）第8章 磁场（19页Word）内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 、放缩法图 1粒子源发射速度方向一定，大小不同的带电粒子进入匀强磁场时，这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化而变化，如图 1 所示(图中只画出粒子带正电的情景) ，速度 大，运动半径也越大。 可以发现这些带电粒子射入磁场后，它们运动轨迹的圆心在垂直速度方向的直线。 由此我们可得到一种确定临界条件的方法：在确定这类粒子运动的临界条件时，可以以入射点 P 为定点，圆心位于 线上，将半径放缩作轨迹，从而探索出临界条件，使问题迎刃而解，这种方法称为“放缩法”。 典例 1如图 2 所示，宽度为 d 的匀强有界磁场，磁感应强度为 B， 磁场左右的两 2、条边界线。 现有一质量为 m，电荷量为 q 的带正电粒子沿图示方向垂直射入磁场中，45。 要使粒子不能从右边界 出，求粒子入射速率的最大值为多少。 图 2思路点拨 带电粒子射入磁场后，做匀速圆周运动，当入射速率发生变化时，轨道的圆心应在 线上，当速率逐渐增大时，半径增大，直到轨迹与 界相切，通过缩放轨迹，找到临界情况，可得到入射速率的最大值。 解析用放缩法作出带电粒子运动的轨迹如题图所示，当其运动轨迹与 界线相光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，这就是具有最大入射速率 粒子的轨迹。 由题图可知：R(145)d，又 m。 v。 2 r(2)案2 r(2)移法粒子源发射速度大小一定、方向不定的带电粒子 3、进入匀强磁场时，它们在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，若射入初速度为 圆周运动半径为 R，如图 3 所示。 同时可发现这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在以入射点 P 为圆心、半径R(这个圆在下面的叙述中称为“轨迹圆心圆 ”)上。 图 3由此我们也可以得到一种确定临界条件的方法：确定这类粒子在有界磁场中运动的临界条件时，可以将一半径为 Rm v0/圆沿着“轨迹圆心圆”平移，从而探索出临界条件，这种方法称为“平移法”。 典例 2如图 4 所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小 B，磁场内有一块平面感光板 面与磁场方向平行，在距 璃l16 ，有一个点状的 放射源 S 4、，它向各个方向发射 粒子， 粒子的速度都是v0 6 m/s，已知 粒子的比荷 0 7 C/只考虑在图纸平面中运动的 粒 被 粒子打中的区域的长度。 图 4光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 思路点拨 由于带电粒子进入磁场时的速率是相同的，所以粒子运动轨迹的圆周半径是相同的，所以可将圆周以 S 点为转轴进行旋转平移，从而可确定出粒子打中区域的最远端和最近端。 解析 粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用 R 表示轨道半径，有 m ，由此得 R ，10 可见，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为 棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为 Ff故选项 C 5、 正确。 3 所示，与匀强磁场垂直的边长为 a 的等边三角形，磁场垂直于纸面向外，比荷为 的电子以速度 A 点沿 向射入，欲使电子能经过 ，则磁感 的取值应为()图 13光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 B B C由题意，如图所示，电子正好经过 C 点，此时圆周运动的半径 R ，要想电子从 经过，圆周运动的半径要大于带电粒子在磁场中运动的公式 r 有 ，即 B ，C 选项正确。 a3 2012南通一调)如图 14 所示，在 Q 间同时存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面水平向外，电场在图中没有标出。 一带电小球从 a 点射入场区，并在竖直面内沿直线运动至 b 点，则小球()图 14A一定带 6、正电B受到电场力的方向一定水平向右C从 a 到 b 过程，克服电场力做功D从 a 到 b 过程中可能做匀加速运动解析：选 C因小球受到的洛伦兹力 F小球速度变化而变化，为使带电小球能在场内做直线运动，必须满足小球的速度大小不能变化的条件，即小球受力平衡，做匀速直线运动，D 错误；小球共受到三个力的作用：重力、电场力和洛伦兹力，无论小球带何种电荷，三力均可能平衡，故 A、B 错误；从 a 到 b 的过程中，小球的动能不变，根据动能定理有 GW 电场 W 洛伦兹 0，其中洛伦兹力不做功，重力做正功，所以电场力必做负功，C 正确。 12如图 15 所示，宽 h2 有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强 7、度的方向垂直纸面向内，现有一群正粒子从 O 点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为 r5 ( )光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 右边界：4 cmy4 粒子射出B右边界：y 4 y4 粒子射出C左边界：y 8 粒子射出D左边界：0y8 粒子射出解析：选 图所示，当带电粒子从右边界射出，范围是从 A 点到 B 点，即4 cmy4 从左边界射出，范围是从 O 点到 C 点，即 0y8 、非选择题(本题共 4 小题，共 40 分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13(8 分) 如图 16 所示，一质 8、量为 m 的导体棒 端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为 L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自左向右的电流 I 时，导体棒静止在与竖直方向成 37角的导轨上，取 70.6，7：图 16(1)磁场的磁感应强度 B；(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小 世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ：(1)从左向右看受力分析如图所示，由受力平衡得：73)两导轨对棒的支持力 2足：27 N 8答案：(1) (2) 814(10 分) 如图 17 所示，在空间中存在垂直纸面向外，宽度为 d 的有界匀强磁场。 一质量为 m，带电荷量为 q 的粒子自下边界的 P 点处以速度 v 沿与 9、下边界成 30角的方向垂直射入磁场，恰能垂直于上边界射出，不计粒子重力，题中 d、m、q、v 均为已知量。 则图 17(1)粒子带何种电荷。 (2)磁场磁感应强度为多少。 解析：(1)粒子带正电。 (2)粒子在磁场中运动轨迹如图所示，设圆周运动半径为 r，由几何关系可得光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 31)带正电(2)310 分) 如图 18 所示，在一个圆形区域内，两个方向都垂直于纸面向外的匀强磁场分布在以直径 边界的两个半圆形区域、中，直径 夹角为 60，一质量为 m、带电荷量为q 的粒子以某一速度从区的边缘点 沿与 30角的方向射入磁场，再以垂直 方向经过圆心 O 进入 区，最后再从 射 10、出磁场。 已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为 t，求区和 区中磁感应强度 大小(忽略粒子重力)图 18解析：粒子区运动轨迹的圆心在 ，由几何知识和题意可知，轨道半径 ，则 R 13则运动时间 运动轨迹的圆心在 中点，由几何关系可知轨迹半径 ， 22，则运动时间 tt 1t 2 式联立解得：B 22B 1，B 1 ，B 25512 分) 如图 19 所示，竖直平面内有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度 500 N/C，方向竖直向上；磁感应强度 B10 3 T，方向垂直纸面向外；有一质量m1 102 荷量 q4 105 C 的带正电小球自 O 点沿与水平线成 45角以 m/后小球恰好从 P 11、点进入电场强度 500 N/C，方向水平向左的第二个匀强电场中。 不计空气阻力，g 取 10 m/：图 19(1)O 点到 P 点的距离 2)带电小球经过 P 点的正下方 Q 点时与 P 点的距离 析：(1)带电小球在正交的匀强电场和匀强磁场中受到的重力 G电场力 F1即 GF 1，故带电小球在正交的电磁场中由 O 到 P 做匀速圆周运动根据牛顿第二定律得：B ：R m1 10 24410 5103由几何关系得：s 1 R m。 2 2(2)带电小球在 P 点的速度大小仍为 m/s，方向与水平方向成 45。 由于电场力 F2 ，与重力大小相等，方向相互垂直，则合力的大小为 F N，方向与初速度方向210垂直，故带电小球在第二个电场中做类平抛运动。 建立如图所示的 x、y 坐标系，沿 y 轴方向上，带电小球的加速度aF/m10 m/移 y x 轴方向上，带电小球的位移 xv 0yv 0t，解得：t 5 2Q 点到 P 点的距离x 4 m3.2 m。 2 225 2答案：(1) m(2)m2。