高考物理二轮复习第一部分专题八磁场带电粒子在磁场及复合场中的运动学案.doc

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1、1 / 24【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习第一部分专题八磁精选高考物理二轮复习第一部分专题八磁场带电粒子在磁场及复合场中的运动学案场带电粒子在磁场及复合场中的运动学案江苏卷考情导向考点考题考情磁场的性质2015 年 T4考查通电导体在磁场中受到的安培力、力的平衡2017 年 T1考查磁通量的定义式和公式BS的适用范围带电粒子在匀强磁场中的运动2014 年 T14考查带电粒子在磁场中的运动带电粒子在复合场中的运动2017 年 T15考查动能定理与牛顿第二定律的应用、带电粒子在组合场中的运动2016 年 T15考查带电粒子在匀强磁场中的运动和回旋加速器的工作原理2015 年

2、T15考查动能定理与牛顿第二定律的应用、带电粒子在组合场中的运动2014 年 T9考查霍尔效应及其应用、电势差2013 年 T15考查带电粒子在交变电磁场中的运动1近五年高考本专题命题形式为选择题和计算题形式，且计算题较多2命题考查点集中在磁场对电流的作用，磁场对运动电荷的作用及洛伦兹力作用下圆周运动的周期、半径问题带电粒子在有界磁场中运动的临界问题考点 1| 磁场的性质难度：较易 题型：选择题、计算题 五年 2 考(对应学生用书第 36 页)1(2015江苏高考 T4)如图 81 所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂

3、下方线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )2 / 24图 81【解题关键】 解此题的关键有以下两点：(1)边长 MN 相同，但四个线圈在磁场中的有效长度不同(2)线圈电流相同，磁场发生变化时，线圈所受安培力也发生相应变化A A 磁场发生微小变化时，因各选项中载流线圈在磁场中的面磁场发生微小变化时，因各选项中载流线圈在磁场中的面积不同，由法拉第电磁感应定律积不同，由法拉第电磁感应定律 E En nn n 知载流线圈在磁场中知载流线圈在磁场中的面积越大，产生的感应电动势越大，感应电流越大，载流线的面积越大，产生的感应电动势越大，感应电流越大，载流

4、线圈中的电流变化越大，所受的安培力变化越大，天平越容易失圈中的电流变化越大，所受的安培力变化越大，天平越容易失去平衡，由题图可知，选项去平衡，由题图可知，选项 A A 符合题意符合题意 2(2017江苏高考 T1)如图 82 所示，两个单匝线圈 a、b 的半径分别为 r 和 2r圆形匀强磁场 B 的边缘恰好与 a 线圈重合，则穿过 a、b 两线圈的磁通量之比为( ) 【导学号：17214131】图 82B12A11 D41C14 A A 根据根据 BSBS，S S 为有磁感线穿过区域的有效面积，因此为有磁感线穿过区域的有效面积，因此a a、b b 两线圈的有效面积相等，故磁通量之比两线圈的有效

5、面积相等，故磁通量之比abab1111，选项，选项 A A 正确正确 1FBILsin ( 为 B、I 间的夹角)，高中只要求掌握 0(不受安培力)和 90两种情况(1)公式只适用于匀强磁场中的通电直导线或非匀强磁场中很短的通电导线(2)当 I、B 夹角为 0时 F0当电流与磁场方向垂直时，安培3 / 24力最大，为 FBIL(3)L 是有效长度闭合的通电导线框在匀强磁场中受到的安培力 F0(4)安培力的方向利用左手定则判断2洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度大小，即洛伦兹力永不做功(2)仅电荷运动方向

6、发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化(3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向3洛伦兹力的大小(1)vB 时，洛伦兹力 F0(0或 180)(2)vB 时，洛伦兹力 FqvB(90)(3)v0 时，洛伦兹力 F0考向 1 磁场的基本性质1(2017南通模拟)如图 83 所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以 O 点(图中白点)为坐标原点沿 Z 轴正方向磁感应强度 B 的大小变化情况最有可能是图中的( ) 【导学号：17214132】图 83A BC DC C 磁感线的疏密表示磁场的强弱，所以沿磁感线的疏密表示磁场的强弱，所以沿 Z Z 轴

7、正方向磁感应轴正方向磁感应强度强度 B B 的大小是先变小后变大由于题目中问的是磁感应强度的大小是先变小后变大由于题目中问的是磁感应强度4 / 24B B 的大小，故的大小，故 C C 正确正确 考向 2 通电导体在磁场中的运动2(2017县模拟)如图 84 所示，绝缘水平桌面上放置一长直导线 a，导线 a 的正上方某处放置另一长直导线 b，导线 a 中电流垂直纸面向里，导线 b 中电流垂直纸面向外，导线中均为恒定电流，现将导线 b 水平向右平移一小段距离后，导线 a 始终保持静止，则( )图 84A导线 b 受到的安培力方向始终竖直向下B导线 b 受到的安培力增大C导线 a 对桌面的压力增大

8、D导线 a 对桌面的摩擦力方向水平向左D D aa 与与 b b 的电流方向相反，根据电流与电流之间的相互作用的电流方向相反，根据电流与电流之间的相互作用力的特点可知，力的特点可知，a a 与与 b b 之间的力为排斥力；当之间的力为排斥力；当 b b 水平向右平移水平向右平移时，导线时，导线 a a 产生的磁场方向在产生的磁场方向在 b b 点为向右下方，根据左手定则点为向右下方，根据左手定则可知，导线可知，导线 b b 受到的安培力方向不在竖直方向上，故受到的安培力方向不在竖直方向上，故 A A 错误；错误；由于由于 a a、b b 间的距离增大，故间的距离增大，故 a a 在在 b b

9、处产生的磁感应强度大小处产生的磁感应强度大小减小，根据安培力减小，根据安培力 F FBILBIL 可知，受到的安培力逐渐减小，故可知，受到的安培力逐渐减小，故B B 错误；当错误；当 b b 水平向右平移时，水平向右平移时，a a、b b 间的距离增大，间的距离增大，b b 在在 a a 处处产生的磁感应强度大小减小，产生的磁感应强度大小减小，a a 受到的安培力减小且方向仍然受到的安培力减小且方向仍然在两根导线连线的方向上，根据力的合成可知，导线对桌面的在两根导线连线的方向上，根据力的合成可知，导线对桌面的压力减小，且受到的摩擦力向右，故导线压力减小，且受到的摩擦力向右，故导线 a a 对桌

10、面的摩擦力向对桌面的摩擦力向左，故左，故 C C 错误，错误，D D 正确正确 考向 3 洛伦兹力的应用3(2017苏锡常二模)如图 85，一束电子沿某坐标轴运动，在 x5 / 24轴上的 A 点处产生的磁场方向沿 z 轴正方向，则该束电子的运动方向是( ) 【导学号：17214133】图 85Bz 轴负方向Az 轴正方向 Dy 轴负方向Cy 轴正方向 C C 在在 x x 轴上的轴上的 A A 点处产生的磁场方向沿点处产生的磁场方向沿 z z 轴正方向，根据安轴正方向，根据安培定则可知，形成的电流方向沿培定则可知，形成的电流方向沿 y y 轴负方向，那么电子流沿轴负方向，那么电子流沿 y y

11、轴正方向运动，故轴正方向运动，故 A A、B B、D D 错误，错误，C C 正确正确 考点 2| 带电粒子在匀强磁场中的运动难度：中档题 题型：选择题、计算题 五年 2 考(对应学生用书第 37 页)3(2014江苏高考 T14)某装置用磁场控制带电粒子的运动，工作原理如图 86 所示装置的长为 L，上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小均为 B、方向与纸面垂直且相反，两磁场的间距为 d装置右端有一收集板，M、N、P 为板上的三点，M 位于轴线 OO上，N、P 分别位于下方磁场的上、下边界上在纸面内，质量为 m、电荷量为q 的粒子以某一速度从装置左端的中点射入，方向与轴线成 3

12、0角，经过上方的磁场区域一次，恰好到达 P 点改变粒子入射速度的大小，可以控制粒子到达收集板上的位置不计粒子的重力图 86(1)求磁场区域的宽度 h；(2)欲使粒子到达收集板的位置从 P 点移到 N 点，求粒子入射速度的最小变化量 v；6 / 24(3)欲使粒子到达 M 点，求粒子入射速度大小的可能值 【导学号：17214134】【解题关键】关键语句信息解读以某一速度从装置左端的中点射入，恰好到达P点由几何关系可求得宽度改变粒子入射速度的大小，可以控制粒子到达收集板上的位置可求得两次速度大小【解析】 (1)设粒子在磁场中的轨道半径为 r，粒子的运动轨迹如图所示根据题意知 L3rsin 303d

13、cos 30，且磁场区域的宽度hr(1cos 30)解得：h(2)设改变入射速度后粒子在磁场中的轨迹半径为 r，洛伦兹力提供向心力，则有mqvB，mqvB，由题意知 3rsin 304rsin 30，解得粒子速度的最小变化量 vvv(3)设粒子经过上方磁场 n 次由题意知 L(2n2)dcos 30(2n2)rnsin 30且 mqvnB，解得 vn【答案】 (1) (2)qB m(L 634d)(3)qB m(L n1 3d)(1 n 0 表示电场方向竖直向上t0 时，一带23 / 24正电、质量为 m 的微粒从左边界上的 N1 点以水平速度 v 射入该区域，沿直线运动到 Q 点后，做一次完

14、整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的 N2 点Q 为线段 N1N2 的中点，重力加速度为 g上述 d、E0、m、v、g 为已知量图 820(1)求微粒所带电荷量 q 和磁感应强度 B 的大小；(2)求电场变化的周期 T；(3)改变宽度 d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求 T 的最小值信息解读有界电磁场t0 时刻电场的方向竖直向下带正电微粒做匀速运动，qvBE0qmg电场力与重力平衡，洛伦兹力充当向心力，即E0qmg，qvBmv2 R粒子仍能做完整的圆周运动，宽度 d 的临界条件 d2R考生抽样阅卷点评点评内容点评 1在第(1)问的求解中能正确把握带电粒子的受力及运动规律，可得

15、满分点评 2在第(2)问中，对电场变化周期的理解出现问题，误认为通过区域d的时间为电场变化周期，式子出错，去掉式结果分可得分点评 3第(3)问中出现对过程的判断错误，只能判零分规范解答【解析】 (1)微粒做直线运动，则 mgqE0qvB(2 分)微粒做圆周运动，则 mgqE0(2 分)24 / 24联立得 q(1 分)B(1 分)(2)设微粒从 N1 运动到 Q 的时间为 t1，做圆周运动的周期为t2，则vt1(2 分)qvBm(2 分)2Rvt2(2 分)联立得 t1，t2(2 分)电场变化的周期 Tt1t2(1 分)(3)若微粒能完成题述的运动过程，要求 d2R(1 分)联立得 R(1 分)设在 N1Q 段直线运动的最短时间为 t1min，由得t1min(1 分)因 t2 不变，T 的最小值 Tmint1mint2(2 分)【答案】 见解析评分标准(1)方程顺序调换，只要正确不减分(2)两式用 T代替，将式代入 T计算，只要正确不影响得分，但若没代入两式减其结果分，只给方程分(3)题目中没有直接出现式而是文字描述方式，结果正确不影响得分