【物理】2018届二轮复习考前第7天学案（全国通用）

【物理】2018届二轮复习考前第7天学案（全国通用）

考前第7天　磁场和带电粒子在磁场或复合场中的运动 高频考点19　匀强磁场中的安培力(Ⅱ)‎ ‎(1)磁场：磁场是磁极(电流)周围存在的一种特殊物质．磁场对放入其中的磁极(电流)有磁场力的作用．磁场是媒介物，磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用都是通过磁场发生的．‎ ‎(2)安培力：磁场对电流的作用，F＝BIL，L为导线的有效长度．闭合通电线圈在匀强磁场中所受的安培力的矢量和为零．‎ ‎①左手定则判断安培力的方向：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内．把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．‎ ‎②求解通电导体在磁场中的平衡或加速，关键是画好平面受力分析图，变三维为二维，注意F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I所决定的平面．‎ ‎③安培力做正功，电能转化为机械能(电动机原理)；安培力做负功(或克服安培力做功)，机械能或其他形式的能量转化为电能(发电机原理)．安培力做了多少功，就有多少电能和其他形式的能发生转化．‎ 高频考点20　洛伦兹力公式(Ⅱ)‎ ‎(1)洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，当v//B时，F＝0；当v⊥B时，F＝qvB.洛伦兹力垂直于B与v所决定的平面，方向利用左手定则判定．只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0.‎ ‎(2)由于F垂直于v，故洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，洛伦兹力对带电粒子不做功．‎ 高频考点21　带电粒子在匀强磁场中的运动(Ⅱ)‎ ‎(1)带电粒子的运动规律 若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，则带电粒子做匀速直线运动．若带电粒子垂直进入匀强磁场，则做匀速圆周运动．‎ 向心力由洛伦兹力提供：qvB＝m；‎ 轨道半径r＝，周期T＝.‎ ‎(2)带电粒子做圆周运动问题 ‎①圆心确定：因洛伦兹力指向圆心且与运动速度方向垂直，画出粒子运动轨迹中任意两点洛伦兹力的方向，其延长线的交点即为圆心．‎ ‎②半径确定：一般是利用几何知识，解三角形求解．‎ ‎③时间确定：利用圆心角与弦切角的关系计算圆心角大小，由t＝T可求得带电粒子在磁场中的运动时间．‎ ‎(3)注意圆周运动中有关对称的规律．‎ 从直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出．‎ ‎(4)质谱仪是测量同位素质量及含量百分比的仪器．一束带电粒子通过质谱仪电场和磁场后，比荷不同的便被分开，如图1所示．由动能定理得：v＝，r＝＝，进入同一磁场时，r∝，且U、B、r能直接测量，因此可用此装置来测量比荷．‎ 图1‎ ‎(5)回旋加速器中交流电压的周期等于粒子在磁场中运动的周期，粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒的半径决定．‎ 例1　(多选)指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，下列说法正确的是(　　)‎ A．指南针可以仅具有一个磁极 B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 解析　‎ 如果指南针只有一个磁极，就不能确定南北方向了，起不到指明方向的作用，故A错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，地磁场是南北指向的，故B正确；指南针的指向会受到附近铁块的干扰，是由于铁块被磁化后干扰了附近的地磁场，故C正确；在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，根据安培定则，电流的磁场在指南针位置是东西方向的，故导线通电时指南针偏转90°，故D错误．‎ 答案　BC 说明　本题以指南针为背景，考查了学生对指南针的工作原理、用途以及相关电磁概念的理解，展示了我国古代在科技方面取得的成就，属于容易题．‎ 例2　两相邻的匀强磁场区域的磁感应强度大小不同，方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的(　　)‎ A．轨道半径减小，角速度增大 B．轨道半径减小，角速度减小 C．轨道半径增大，角速度增大 D．轨道半径增大，角速度减小 解析　带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力提供所需的向心力：qvB＝m，得到轨道半径r＝，当B减少时，r增大；由于洛伦兹力不做功，故带电粒子的线速度不变，由ω＝可知角速度减小，故选项D正确．‎ 答案　D 说明　本题以粒子在磁场中做圆周运动考查牛顿第二定律、线速度与角速度的关系，考查学生对圆周运动规律的向心力公式定性分析问题的能力，难度适中．‎ 例3　如图2所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．‎ 图2‎ 解析　闭合开关后，电流由b指向a，受到的安培力向下 断开时：2kΔl1＝mg 开关闭合后2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F 受到的安培力为：F＝BIL 回路中电流为I＝ 联立解得m＝0.01 kg 答案　方向为竖直向下　0.01 kg 说明　本题主要考查了共点力平衡，要求学生抓住通电前后的共点力平衡条件列方程求解，考查学生的分析物理问题的能力，难度适中．‎