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1、电磁学核心内容 一 场 包括电场 磁场和复合场 核心方法仍为力学方法以带电粒子 或导体棒 为研究对象 进行 受力分析 运动分析 能量分析 列出相应的平衡 加速和能量方程 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 2 粒子源射出时的 25 18分 如图所示 在0 x a o y a 2范围内有垂直手xy平面向外的匀强磁场 磁感应强度大小为B 坐标原点0处有一个粒子源 在某时刻发射大量质量为m 电荷量为q的带正电粒子 它们的速度大小相同 速度方向均在xy平面内 与y轴正方向的夹角分布在0 900范围内 己知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a 2到a之间 从发射粒子到粒子全部离开磁场
2、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 求最后离开磁场的粒子从 1 速度的大小 2 速度方向与y轴正方向夹角的正弦 有界磁场 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 3 2010新课标高考 2009宁夏高考 25 18分 如图所示 在第一象限有一匀强电场 场强大小为E 方向与y轴平行 在x轴下方有一匀强磁场 磁场方向与纸面垂直 一质量为m 电荷量为 q q 0 的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场 在x轴上的Q点处进入磁场 并从坐标原点O离开磁场 粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于 M点 已知 OP l OQ 2 3l不计重力 求 2016 3 24
3、高考系列研究蔺立昌280394126 4 M点与坐标原点O间的距离 粒子从P点运动到M点所用的时间 组合磁场 25 19分 如图 在区域I 0 x d 和区域II d x 2d 内分别存在匀强磁场 磁感应强度大小分别为B和2B 方向相反 且都垂直于Oxy平面 一质量为m 带电荷量q q 0 的粒子a于某时刻从y轴上的P点射入区域I 其速度方向沿x轴正向 已知a在离开区域I时 速度方向与x轴正方向的夹角为30 此时 另一质量和电荷量均与a相同的粒子b也从p点沿x轴正向射入区域I 其速度大小是a的1 3 不计重力和两粒子之间的相互作用力 求粒子a射入区域I时速度的大小 当a离开区域II时 a b两
4、粒子的y坐标之差 无缝组合磁场 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 5 2011新课标高考 25 18分 在扭摆器是同步辐射装置中的插入件 能使粒子的运动轨迹发生扭摆 其简化模型如图 两处的条形均强磁场区边界竖直 相距为L 磁场方向相反且垂直纸面 一质量为m 电量为 q 重力不计的粒子 从靠近平行板电容器MN板处由静止释放 极板间电压为U 粒子经电场加速后平行于纸面射入 区 射入时速度与水平方向夹角 30 1 当 区宽度L1 L 磁感应强度大小B1 B0时 粒子从 区右边界射出时速度与水平方向夹角也为 求B0及粒子在 区运动的时间t0 2 若 区宽度L2 L1 L磁感应强
5、度大小B2 B1 B0 求粒子在 区的最高点与 区的最低点之间的高度差h 3 若L2 L1 L B1 B0 为使粒子能返回 区 求B2应满足的条件 4 若B1 B2 L1 L2 且已保证了粒子能从 区右边界射出 为使粒子从 区右边界射出的方向与从 区左边界射出的方向总相同 求B1 B2 L1 L2 之间应满足的关系式 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 6 2011山东高考 有缝组合磁场 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 7 25 18分 如图 一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面 纸面 在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场 一质量为m 电荷量
6、为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域 在圆上的b点离开该区域 离开时速度方向与直线垂直 圆心O到直线的距离为3R 5 现将磁场换为平等于纸面且垂直于直线的匀强电场 同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域 也在b点离开该区域 若磁感应强度大小为B 不计重力 求电场强度的大小 交换场 创新 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 8 2012新课标高考 带电粒子在复合场中的运动 如图所示 在足够长的水平边界MN下方充满匀强电场 图中未画出 同时该区域上 下部分分别充满方向垂直于纸面向外和向内的匀强磁场 磁感应强度大小均为B PQ为上下磁场的水平分界线 MN PQ间距离
7、为d 一个质量为m 电荷量为 q的带电小球 从MN上方的O点由静止释放 小球向下穿过MN进入电磁场区域后做匀速圆周运动 已知重力加速度为g 求 电场强度的大小和方向如果小球能回到MN边界 求电场力做的功若小球能从PQ进入下部分磁场 求从MN运动到PQ边界过程中电场力做的功 若从某高度释放小球后 小球能回到O点 小球经过多长时间第一次回到O点 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 9 带电粒子在复合场中的运动 q 1 带电小球进入场区后 恰能做匀速圆周运动 则重力与电场力平衡 合力为洛伦兹力 小球带负电 电场方向竖直向下由mg qE 得E mg 2016 3 24 高考系列研
8、究蔺立昌280394126 10 带电粒子在复合场中的运动 2 当释放点O距MN的高度h较小时 带电小球进入磁场I区域的速度较小 由磁场上边界MN第一次穿出磁场I区域 此过程中电场力做功为0当释放点O距MN的高度h较大时 带电小球进入磁场I区域后由下边界PQ第一次穿出磁场I区域 此过程中电场力做功W qEd mgd 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 11 带电粒子在复合场中的运动 3 设距MN的高度为h1时释放带电小球 带电小球能回到释放点O 整个运行轨迹如图所示带电小球在进入磁场前做自由落体运动 设下落时间为t1 带电小球在磁场中做匀速圆周运动 设半径为R 周期为T
9、有 2 2 11 1 12 12 mv mgh h gt R 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 12 d v2 R qvB m sin 带电粒子在复合场中的运动 设带电小球在场区中运动的时间为t2 由于带电小球在I II两个区域运动过程中的半径相同 O1O2O3正三角形 如图所示由几何关系可得 6qB 2 t 7T 而T 2 m 带电小球第一次回到释放点O的时间t为t 2t1 t2联立以上各式得t 1 43qBd 7 m 3mgqB 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 13 二 路 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 14 包
10、括直流电路 交流电路和电磁感应 核心方法 以欧姆定律为核心 以电路为研究对象进行综合分析 分压式供电电路 电源 电键 滑变 限流式 E r S E r S 注 数据从 0 开始 描点作图限流过载 或R过小 c 其它情况用限流式 简单节能 R较大 伏安法 替代法 测量电路 工作元件 仪表等 半偏法 比较法 电路分析 电桥法 直流电路分析 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 15 A V Rx A V Rx I R U I R x Ux x x I R U 测量电阻 内接法 偏大 外接法 偏小 真实电阻 安培表分压 伏特表分流 内接条件 Rx RA 外接条件 Rv Rx 伏安
11、法测电阻 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 16 替代法测电阻 思考 根据这个电路 如何设计实验步骤 Rx R0 不足之处 A R0 Rx S1 S2 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 17 A R0 R A R0 R V A R0 R G A 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 18 替代法测电表内阻 2011新课标22 5分 为了测量一微安表头A的内阻 某同学设计了如图所示的电路 图中 A0是标准电流表 R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱 S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关 E是电池 完成下列实验步骤中的填空 将S拨向
12、接点1 接通S1 调节 使待测表头指针偏转到适当位置 记下此时的读数I 然后将S拨向接点2 调节 使 记下此时RN的读数 多次重复上述过程 计算RN读数的 此即为待测微安表头内阻的测量值 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 19 实验要求 电源电压较大 R Rg 闭合S1 调整滑动变阻器R使电流表的指针转到满刻度 再闭合S2 调整电阻箱R0使电流表的指针正好是满刻度的一半 则Rg R0 G R0 R S1 S 2 Rg 恒流半偏法测电流表内阻 A 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 20 2015新课标23 9分 电压表满偏时通过该表的电流是半偏是通
13、过该表的电流的两倍 某同学利用这一事实测量电压表的内阻 半偏法 实验室提供材料器材如下 待测电压表 量程3V 内阻约为3000欧 电阻箱R0 最大阻值为99999 9欧 滑动变阻器R1 最大阻值100欧 额定电压2A 电源E 电动势6V 内阻不计 开关两个 导线若干虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分 将电路图补充完整根据设计的电路写出步骤 将这种方法测出的电压表内阻记为R1v与内阻的真实值Rv先比R1v Rv 添 或 主要理由是 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 21 恒压半偏法测电表内阻 闭合S1S2 调整滑动变阻器R使电压表的指针转到满刻度 再断开S
14、2 调整电阻箱R0使电压表的指针正好是满刻度的一半 则RV R0 V R0 R很小RS1 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 22 S2 V1 R V2 已知V1V2其中任一个电阻就可求得另一个电阻 A1 R A2 滑动变阻器也可以按照情况使用分压接法 已知A1A2其中任一个电阻就可求得另一个电阻 比较法测电表内阻 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 23 电桥平衡 B D两点电势相等 B D两点电势相等 Ig 0 UAB UADUBC UDC G A B C R1 R2 R 3 x I 4R I 3 I1D I 2 UAB I3R3 UAD I1R
15、1 UBC I4RX UDC I2R2 I3R3 I1R1 I4RX I2R2 又 I3 I4 I1 I2 R RX 3 R 1 R2 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 24 即RX RR 23R1 惠斯通电桥测电阻 测量的精确度取决于定值电阻R的准确程度和电流表的灵敏度 G R RX A C B l1D l2 RX l 2l1 R 滑线式电桥测电阻 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 25 用 程序法 解决电磁感应综合问题 电动势 电流 安培力 综合问题 E n E BLv E 1BL2 电路问题 电路分析 欧姆定律平衡及动力学问题 受力分析 运
16、动分析能量问题 焦耳定律 功能关系 能量守恒图像问题 从过程到图像 从图像到图像 t2E R rR r I q n FA BIL R r 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 26 B2L2v 电磁感应综合问题 2014新课标25 半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内 一长为r 质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面 BA的延长线通过圆导轨中心O 装置的俯视图如图所示 整个装置位于一匀强磁场中 磁感应强度的大小为B 方向竖直向下 在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻 图中未画出 直导体棒在水平外力作用下以角速度 绕O逆时针匀速转动 在转动过程中始终与导轨保持良好接触 设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 导体棒和导轨的电阻均可忽略 重力加速度大小为g 求通过电阻的感应电流的方向和大小 外力的功率 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 27 电磁感应综合问题 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 28 电磁感应综合问题 2016 3 24 高考系列研究蔺立昌280394126 29 电磁
