专题十 磁场(讲解部分)-精品文档资料.pptx
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1、考点清单知能拓展实践探究栏目索引专题十磁场高考物理高考物理考点清单知能拓展实践探究栏目索引一、磁场的描述一、磁场的描述1.磁场磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间,以及通电导体与通电导体之间的相互作用,都是通过磁场发生的。2.磁感应强度磁感应强度考点一磁场及其作用考点一磁场及其作用考点考点清单清单考点清单知能拓展实践探究栏目索引二、几种常见的磁场二、几种常见的磁场1.常见磁体的磁场3.磁感线:在磁场中画出一系列曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致。考点清单知能拓展实践探究栏目索引2.常见电流的磁场考点清单知能拓展实践探究栏目索引磁感线电场线意义 为形象地描述磁场方向和相对强
2、弱而假想的线为形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线方向 线上各点的切线方向即该点的磁场方向,是小磁针N极受力方向线上各点的切线方向即该点的电场方向,是正电荷受电场力的方向疏密 表示磁场强弱表示电场强弱特点 在空间不相交、不中断除场源电荷处外,在空间不相交、不中断不同点是闭合曲线电场线始于正电荷,止于负电荷或无穷远处,或始于无穷远,止于负电荷,不是闭合曲线三、磁感线与电场线的比较三、磁感线与电场线的比较考点清单知能拓展实践探究栏目索引四、带电粒子在匀强磁场中的运动形式四、带电粒子在匀强磁场中的运动形式vB匀速直线运动vB在垂直于磁感线平面内做匀速圆周运动v与B成角在平行于磁场方向,以vcos做
3、匀速直线运动在垂直于磁场方向,以vsin做匀速圆周运动考点清单知能拓展实践探究栏目索引五、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动五、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动条件粒子垂直磁场方向射入匀强磁场中轨迹平面垂直于磁感线的平面内向心力洛伦兹力提供向心力,F=Bqv轨迹半径R=周期(频率)T=(f=)周期与粒子的运动速率无关角速度=角速度只取决于粒子的比荷与磁感应强度,与粒子的运动速率无关动能Ek=mv2,R=Ek=粒子运动的动能与磁感应强度、所带电荷量、比荷、轨道半径相关联考点清单知能拓展实践探究栏目索引六、洛伦兹力的推导六、洛伦兹力的推导如图所示,直导线长为L,电流为I,导体中运动电荷数为n,横
4、截面积为S,电荷的电荷量为q,运动速度为v,则安培力F=BIL=nF洛,所以洛伦兹力F洛=。因为I=NqSv(N为单位体积内的电荷数),所以F洛=qvB,式中n=NSL,故F洛=qvB。考点清单知能拓展实践探究栏目索引七、洛伦兹力与电场力的比较七、洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力F电场力F大小F=qvB(vB)F=qE与速度关系v=0或vB,F=0与速度的有无、方向均无关力的方向与场方向的关系 一定是FB,Fv正电荷所受电场力的方向与电场方向相同,负电荷所受电场力的方向与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功,也可能不做功力F为零时场的情况F为零,B不一定为零F为零,E一定为零作
5、用效果只改变电荷运动的速度方向,不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小,也可以改变电荷运动的方向考点清单知能拓展实践探究栏目索引一、重力场、电场、磁场三种场的比较一、重力场、电场、磁场三种场的比较力的特点功和能的特点重力场大小:G=mg方向:竖直向下重力做功与路径无关重力做功改变物体的重力势能静电场大小:F=qE方向:正电荷受力方向与场强方向一致;负电荷受力方向与场强方向相反电场力做功与路径无关W=qU电场力做功改变电荷的电势能磁场洛伦兹力F=qvB(vB)方向遵循左手定则洛伦兹力不做功,不改变带电粒子的速度大小考点二带电粒子在复合场中的运动考点二带电粒子在复合场中的运动考点清单知能拓展实
6、践探究栏目索引二、组合场二、组合场电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠或在同一区域,电场、磁场交替出现。1.带电粒子在匀强电场和匀强磁场中偏转的比较匀强电场中的偏转匀强磁场中的偏转偏转条件 带电粒子以速度v0垂直射入匀强电场带电粒子以速度v0垂直射入匀强磁场受力特征 只受恒定的电场力F=Eq,方向与初速度方向垂直只受大小恒定的洛伦兹力F=qv0B,方向始终与速度方向垂直运动性质 匀变速曲线(类平抛)运动匀速圆周运动轨迹抛物线圆或圆弧运动轨迹图考点清单知能拓展实践探究栏目索引续表匀强电场中的偏转匀强磁场中的偏转运动规律vx=v0vy=tx=v0ty=qv0B=R=T=动能变化动能增大动能不变运
7、动时间t=t=T=考点清单知能拓展实践探究栏目索引2.思路方法图考点清单知能拓展实践探究栏目索引三、叠加场三、叠加场静电场、磁场、重力场共存,或者其中某两种场共存。1.带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动分类叠加类型受力特征带电体的运动特征洛伦兹力并存洛伦兹力、重力平衡一定做匀速直线运动重力洛伦兹力、重力不平衡复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,故机械能守恒,由此可求解问题洛伦兹力并存洛伦兹力、电场力平衡一定做匀速直线运动电场力洛伦兹力、电场力不平衡复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,可用动能定理求解问题洛伦兹力并存三力平衡一定做匀速直线运动电场力重力与电场力平衡一定做匀速圆周运动合力不为零且与速
8、度方向不垂直复杂的曲线运动,因洛伦兹力不做功,可用动能定理求解问题重力考点清单知能拓展实践探究栏目索引2.带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动带电体在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下,除受到场力外,还受到弹力、摩擦力作用。常见的运动形式有直线运动和圆周运动,此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功,运用动能定理、能量守恒结合牛顿运动定律求出结果。考点清单知能拓展实践探究栏目索引拓展一安培定则的应用和磁场的叠加拓展一安培定则的应用和磁场的叠加1.安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。磁场原因(电流方向)结果(磁场方
9、向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指知能拓展知能拓展考点清单知能拓展实践探究栏目索引2.磁场的叠加(1)磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,遵守平行四边形定则,可以用正交分解法进行合成与分解。(2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的。考点清单知能拓展实践探究栏目索引例1(2017课标,18,6分)如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其
10、他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为()A.0B.B0C.B0D.2B0考点清单知能拓展实践探究栏目索引解析本题考查磁感应强度的矢量叠加和安培定则。两导线中通电流I时,两电流在a点处的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度的矢量和为0,则两电流磁感应强度的矢量和为-B0,如图甲得B=B0。P中电流反向后,如图乙,B合=B=B0,B合与B0的矢量和为B总=B0,故C项正确。甲乙答案C 考点清单知能拓展实践探究栏目索引拓展二通电导体在磁场中运动情况的判定拓展二通电导体在磁场中运动情况的判定1.五种判定方法电流元法分割为电流元安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法特殊位置安培力方向运动方向等效
11、法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流结论法同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法先分析电流所受的安培力,再用牛顿第三定律,确定磁体受电流的作用力考点清单知能拓展实践探究栏目索引2.常规思路考点清单知能拓展实践探究栏目索引例2(多选)如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时()A.磁铁对桌面的压力增大B.磁铁对桌面的压力减小C.磁铁受到向右的摩擦力作用D.磁铁受到向左的摩擦力作用考点清单知能拓展实践探究栏目索引解析根据条形磁铁磁感线分布情况得到直线电流
12、所在位置的磁场方向,再根据左手定则判断安培力方向,如图甲。根据牛顿第三定律,电流对磁体的作用力向左上方,如图乙;根据平衡条件,可知通电后桌面对磁铁的支持力变小,磁铁受到的静摩擦力向右,磁铁对桌面的压力变小。故选B、C。答案BC 考点清单知能拓展实践探究栏目索引拓展三带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动拓展三带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动1.带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动一般来说,要把握好“一找圆心,二定半径,三求时间”的分析方法。在具体问题中,要依据题目条件和情景而定,解题的理论依据主要是利用牛顿第二定律列式:qvB=m求其轨迹半径。考点清单知能拓展实践探究栏目索引考点清单知能拓展实践探
13、究栏目索引考点清单知能拓展实践探究栏目索引2.解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题“三步法”考点清单知能拓展实践探究栏目索引例3(2016课标,18,6分)一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度顺时针转动。在该截面内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成30角。当筒转过90时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为()A.B.C.D.考点清单知能拓展实践探究栏目索引解析定圆心、画轨迹,由几何关系可知,此段圆弧所对圆心角=30,所需
14、时间t=T=;由题意可知粒子由M飞至N与圆筒旋转90所用时间相等,即t=,联立以上两式得=,A项正确。答案A 考点清单知能拓展实践探究栏目索引拓展四带电粒子在复合场中运动的典型实例拓展四带电粒子在复合场中运动的典型实例1.速度选择器如图所示,当带正电粒子从左侧平行于极板射入时,带电粒子同时受到电场力F电和洛伦兹力F洛作用,当两者等大反向时,粒子不偏转而是沿直线做匀速运动,qE=qvB,所以粒子以v=的速度沿垂直于磁场和电场的方向射入正交的电场、磁场中就不发生偏转。速度选择器只选择某一特定速度的粒子,与粒子的电性、电荷量、质量无关(不计重力)。考点清单知能拓展实践探究栏目索引2.磁流体发电机磁流
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