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1、专题九 磁场 专题九 磁场专题九 磁场 考情深度解读 专题九 考情深度解读 一 三种场力的综合比较 场场力 比较项较项 目 电场电场 力洛伦兹伦兹 力重力 力的大小 F Eq 与电电荷的 运动动情况无 关 在匀强 电场电场 中为为恒 力 与速度大小和方向有 关 电电荷静止或速度方 向与磁场场方向平行时时不 受洛沦兹沦兹 力 电电荷运动动方向与磁场场 方向垂直时时洛伦兹伦兹 力最 大 f qBv G mg 与物体的运动动 状态态无关 在地 球表面附近可以 看成一个恒力 专题九 考情深度解读 场场力 比较项较项 目 电场电场 力洛伦兹伦兹 力重力 力的方向 正电电荷受到电电 场场力方向与E方向 相
2、同 负电负电 荷受到电电 场场力方向与E方向 相反 F与E方向互相 平行 洛伦兹伦兹 力方向 垂直于磁场场方向和 速度方向所确定的 平面 用左手定则则确定 洛伦兹伦兹 力的方向 应应注意电电荷的 正负负 方向总总是竖竖直 向下 与重力加速度 方向相同 专题九 考情深度解读 场场力 比较项较项 目 电场电场 力洛伦兹伦兹 力重力 作用效果 可以改变变速度的大小 和方向 只能改变变速度 的方向 而不 能改变变速度的 大小 可以改变变速度的 大小和方向 专题九 考情深度解读 场场力 比较项较项 目 电场电场 力洛伦兹伦兹 力重力 做功特点 做多少功与路径无关 而与初末位置之间间 的电势电势 差有关
3、电电 场场力做正功 电势电势 能 减少 电场电场 力做负负功 电势电势 能增加 洛伦兹伦兹 力对电对电 荷不做功 因 为为洛伦兹伦兹 力方 向总总是和速度 方向垂直 做多少功与路径 无关 而与初末 位置之间间的高度 差有关 重力做 正功 重力势势能 减少 重力做负负 功 重力势势能增 加 专题九 考情深度解读 二 安培力与洛伦兹伦兹 力的对对比 比较项较项 目安培力洛伦兹伦兹 力 作用对对象通电导电导 体 电电流 运动电动电 荷 力的大小 I和B垂直时时最大 F安 BIl I和B平行时时最小 F安 0 v和B垂直时时最大 F洛 qvB v和B平行时时最小 F洛 0 力的方向 左手定则则 F安与
4、I垂直 与B垂直 F安总总垂直于I与 B确定的平面 左手定则则 F洛与v垂直 与B垂直 F洛总总垂直于v与 B确定的平面 专题九 考情深度解读 比较项较项 目 安培力洛伦兹伦兹 力 做功情况 安培力做功 将电电能转转 化为为其他能 克服安培 力做功 将其他能转转化 为电为电 能 洛伦兹伦兹 力对对运动电动电 荷不 做功 作用效果 改变导变导 体棒的运动动状态态 只改变电变电 荷的速度方向 不改变变速度大小 专题九 考情深度解读 比较项较项 目安培力洛伦兹伦兹 力 联联系 安培力实际实际 上是在导线导线 中定向运动动的电电荷所受 到的洛伦兹伦兹 力的宏观观表现现 洛伦兹伦兹 力的方向和安培力的方
5、向均用左手定则则 判断 专题九 考情深度解读 三 带电粒子在电场和磁场中运动的比较 运动动形式 比较项较项 目 带电带电 粒子在匀 强电场电场 中加速 v0与电场线电场线 平 行或为为零 带电带电 粒子 在匀强电电 场场中偏转转 v0 E 带电带电 粒子在 匀强磁场场中 匀速运动动 v0 与磁感线线平 行 带电带电 粒子 在匀强磁 场场中偏转转 v0与磁感 线线垂直 受力特点 受到恒定的电场电场 力 电场电场 力做功 不受磁场场力 作用 受磁场场力 作用 但 磁场场力不 做功 专题九 考情深度解读 运动动形式 比较项较项 目 带电带电 粒子 在匀强电电 场场中加速 v0与电场电场 线线平行或
6、为为零 带电带电 粒子 在匀强电电 场场中偏转转 v0 E 带电带电 粒子 在匀强磁场场 中匀速运动动 v0与磁感 线线平行 带电带电 粒子 在匀强磁场场 中偏转转 v0 与磁感线线垂 直 运动动特征匀变变速直 线线运动动 类类平抛运 动动 匀速直线线运 动动 匀速圆圆周运 动动 研究方法 牛顿顿运动动 定律 匀变变 速运动规动规 律 牛顿顿运动动 定律 匀变变 速运动动公式 正交分解 法 匀速直线线运 动动公式 牛顿顿运动动 定律 向心 力公式 圆圆 的几何知识识 专题九 考情深度解读 运动动形式 比较项较项 目 带电带电 粒子在 匀强电场电场 中 加速 v0与电电 场线场线 平行或 为为零
7、 带电带电 粒子在 匀强电场电场 中 偏转转 v0 E 带电带电 粒子在 匀强磁场场中 匀速运动动 v0 与磁感线线平 行 带电带电 粒子在 匀强磁场场中 偏转转 v0与磁 感线线垂直 表达方式 如何求运动动 时间时间 速度 和位移 如何求飞飞行 时间时间 偏移 量和偏转转角 如何求时间时间 和偏转转角 专题九 考情深度解读 专题九 考情深度解读 运动动形式 比较项较项 目 带电带电 粒子在 匀强电场电场 中 加速 v0与电电 场线场线 平行或 为为零 带电带电 粒子在 匀强电场电场 中 偏转转 v0 E 带电带电 粒子在 匀强磁场场中 匀速运动动 v0 与磁感线线平 行 带电带电 粒子在 匀
8、强磁场场中 偏转转 v0与磁 感线线垂直 运动动情景 专题九 考情深度解读 四 带电带电 粒子 质质点 在复合场场中的运动动 1 带电质带电质 点 考虑虑重力 在复合场场中的运动动 1 带带点质质点在复合场场中的运动动有两种情况 一是 叠加式 复 合场场 即重力场场 电场电场 和磁场场三者或其中任意两者共存于同一区 域的场场 一是 组组合式 复合场场 指电场电场 与磁场场同时时存在 但不重 叠出现现在同一区域的情况 带电质带电质 点在复合场场中的运动动 包括平 衡 说说到底仍然是一个力学问题问题 只要掌握好不同的场对带电场对带电 体 作用力的特点 从分析带电带电 体的受力情况和运动动情况着手
9、充分 发发掘隐隐含条件 建立清晰的物理情景 最终终把物理模型转转化成数 学表达式 即可求解 2 解决复合场场中带电质带电质 点运动动的问题问题 可 从以下两个方面入手 动动力学观观点 牛顿顿运动动定律和运动动学方 程 能量观观点 动动能定理和机械能守恒定律或能量守恒定律 专题九 考情深度解读 2 带电带电 粒子 不计计重力 在复合场场中的运动动 1 带电带电 粒子在复合场场中只受电场电场 力和洛伦兹伦兹 力的作用 电场电场 力的方向由电电性和电场电场 方向共同决定 洛伦兹伦兹 力方向要用 左手定则则准确判断 2 对对于 组组合式 的复合场场中带电带电 粒子的运 动问题动问题 往往是由粒子在电场
10、电场 和磁场场中的两个运动动 连连接 而成 因此对对粒子经过连经过连 接点的速度大小和方向的分析是衔衔接两个 运动动的关键键 一般是解题题的突破口 3 对对称性 是带电带电 粒子在 复合场场中运动问题经动问题经 常呈现现的一个特点 成为为解题题的另一突破 口 要点热点探究 专题九 要点热点探究 探究点一 磁场对通电导线的作用力 例1 2011 课标全国卷 电磁轨道炮工作原理如图3 9 1 所示 待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动 并与轨道保持 良好接触 电流I从一条轨道流入 通过导电弹体后从另一条轨道 流回 轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场 可视为匀强 磁场 磁感应强度的大小与I成正
11、比 通电的弹体在轨道上受到 安培力的作用而高速射出 现欲使弹体的出射速度增加至原来的2 倍 理论上可采用的办法是 专题九 要点热点探究 A 只将轨道长度L变为原来的2倍 B 只将电流I增加至原来的2倍 C 只将弹体质量减至原来的一半 D 将弹体质量减至原来的一半 轨道长度L变为原来的2倍 其他量不变 专题九 要点热点探究 专题九 要点热点探究 点评 本题以近代科技在国防中的应用为背景考查通电 导体在磁场中的运动问题 可应用动能定理分析电磁炮射出 时的速度与电流 质量及轨道长度的关系 明确磁感应强度 随电流的变化关系是解题的关键 专题九 要点热点探究 2011 上海卷 如图图3 9 2所示 质质
12、量为为m 长为长为 L的直导线导线 用两绝缘细线悬绝缘细线悬 挂于O O 并处处于匀强磁 场场中 当导线导线 中通以沿x正方向的电电流I 且导线导线 保持静止时时 悬线悬线 与竖竖直方向夹夹角为为 则则磁感应应强度方向和大小可能为为 变式题 专题九 要点热点探究 专题九 要点热点探究 专题九 要点热点探究 专题九 要点热点探究 探究点二 带电粒子在磁场中的运动 解析带电带电 粒子在磁场场中运动动的问题问题 应应画出运动轨动轨 迹示意图图 确定轨轨迹圆圆的圆圆心是关键键 常用下列方法确定圆圆心 已知 轨轨迹上某两点速度方向 作出过过两点的速度的垂线线 两条垂线线的 交点即圆圆心 已知轨轨迹上两个
13、点的位置 两点连线连线 的中垂线线 过圆过圆 心 带电带电 粒子在磁场场中运动侧动侧 重于运用数学知识识 圆圆与三角形知 识识 求解 带电带电 粒子在磁场场中偏转转的角度 初速度与磁场边场边 界的 夹夹角往往是解题题的关键键 角度是确定圆圆心 运动动方向的依据 更 是计计算带电带电 粒子在磁场场中运动时间动时间 的桥桥梁 如带电带电 粒子在磁场场 中运动动的时间为时间为 t 是圆圆弧对应对应 的圆圆心角 专题九 要点热点探究 带电带电 粒子在磁场场中的运动动半径不仅仅关联联速度的求解 而 且在首先确定了运动动半径的情况下 可利用半径发现题发现题 中隐隐 含的几何关系 专题九 要点热点探究 专题
14、九 要点热点探究 专题九 要点热点探究 专题九 要点热点探究 专题九 要点热点探究 点评评 带电带电 粒子在磁场场中做匀速圆圆周运动动的最长时长时 间为间为 其运动轨动轨 迹所对应对应 的圆圆心角为为90 据此画出运动动 轨轨迹进进行求解 确定带电带电 粒子在磁场场中做匀速圆圆周运动圆动圆 心 的方法有 圆圆心位于轨轨迹上某两点速度方向垂线线的交点上 将轨轨迹上的两位置连连成弦 圆圆心就在弦的中垂线线上 将两个速度方向延长长相交 圆圆心就在两速度方向夹夹角的补补角 的角平分线线上 专题九 要点热点探究 高考命题者说 本题考查考生运用带电粒子在磁场中 运动的规律综合分析解决问题的能力 解决问题的
15、关键是要找 到最后离开磁场的粒子也是在磁场中运动时间最长的粒子的运 动轨迹 试题中 从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间 恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一 的叙述给出 了在磁场中运动时间最长的粒子的运动时间 经过分析 粒子 运动的半径满足题给的条件且是四分之一圆弧的轨迹只能是与 磁场的上边界相切的一段圆弧 画出其运动轨迹 就可以利用 图中的几何关系求解 专题九 要点热点探究 本题对题对 考生的分析能力要求较较高 试题试题 抽样统计难样统计难 度为为 0 134 区分度为为0 603 有41 的考生得0分 41 的考生得4分 5 的考生得6分 引自教育部考试试中心2011课课程标标准
16、实验实验 高考理科试题试题 分析 第158页页 专题九 要点热点探究 2011 海南卷 空间间存在方向垂直于纸纸面向里的匀 强磁场场 图图3 9 4中的正方形为为其边边界 一细细束由两种粒子 组组成的粒子流沿垂直于磁场场的方向从O点入射 这这两种粒子带带 同种电电荷 它们们的电电荷量 质质量均不同 但其比荷相同 且都 包含不同速率的粒子 不计计重力 下列说说法正确的是 变式题 专题九 要点热点探究 A 入射速度不同的粒子在磁场场中的运动时间动时间 一定不同 B 入射速度相同的粒子在磁场场中的运动轨动轨 迹一定相同 C 在磁场场中运动时间动时间 相同的粒子 其运动轨动轨 迹一定相 同 D 在磁场场中运动时间动时间 越长长的粒子 其轨轨迹所对对的圆圆心 角一定越大 专题九 要点热点探究 例2 变变式题题 BD 解析 带电带电 粒子进进入磁场场中后 在 洛伦兹伦兹 力的作用下做匀速圆圆周运动动 轨轨道半径R 因所 有粒子比荷相同 若入射速度相同 则轨则轨 道半径相同 轨轨迹一 定相同 B选项选项 正确 所有带电带电 粒子做圆圆周运动动周期T 相同 所以轨轨迹所对圆对圆 心角越大的粒子在磁场场
