《物理2010-2011学年同步学案 人教选修3-1）：第3章 磁场 章末总结物理人教选修3—1导学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理2010-2011学年同步学案 人教选修3-1）：第3章 磁场 章末总结物理人教选修3—1导学案（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高考资源网（） 您身边的高考专家 版权所有高考资源网章末总结章末总结要点一要点一 通电导线在磁场中的运动及受力通电导线在磁场中的运动及受力 1直线电流元分析法：把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段就是一个电 流元，先用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培 力的方向，从而确定导体的运动方向 2特殊位置分析法，根据通电导体在特殊位置所受安培力方向，判断其运动方向，然 后推广到一般位置 3等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可等效为环形电流， 通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁 4利用结论法：(1)两电流相互平行时，无转动趋势；电流同向
2、导线相互吸引，电流 反向导线相互排斥；(2)两电流不平行时，导线有转动到相互平行且电流同向的趋势 要点二要点二 带电粒子在有界磁场中的运动带电粒子在有界磁场中的运动 有界匀强磁场指在局部空间存在着匀强磁场，带电粒子从磁场区域外垂直磁场方向射 入磁场区域，在磁场区域内经历一段匀速圆周运动，也就是通过一段圆弧后离开磁场区 域由于运动的带电粒子垂直磁场方向，从磁场边界进入磁场的方向不同，或磁场区域边 界不同，造成它在磁场中运动的圆弧轨道各不相同如下面几种常见情景：高考资源网（） 您身边的高考专家 版权所有高考资源网图 31 解决这一类问题时，找到粒子在磁场中一段圆弧运动对应的圆心位置、半径大小以及
3、与半径相关的几何关系是解题的关键 1三个(圆心、半径、时间)关键确定 研究带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时，常考虑的几个问题： (1)圆心的确定 已知带电粒子在圆周中两点的速度方向时(一般是射入点和射出点)，沿洛伦兹力方向 画出两条速度的垂线，这两条垂线相交于一点，该点即为圆心(弦的垂直平分线过圆心也 常用到) (2)半径的确定 一般应用几何知识来确定(3)运动时间：tTT(、 为圆周运动的圆心角)，另外也可用弧长 l 与速率3602 的比值来表示，即 tl/v.图 32 (4)粒子在磁场中运动的角度关系： 粒子的速度偏向角()等于圆心角()，并等于 AB 弦与切线的夹角(弦切角 )的 2 倍
4、， 即 2t；相对的弦切角()相等，与相邻的弦切角()互补，即 180.如 图 32 所示 2两类典型问题 (1)极值问题：常借助半径 R 和速度 v(或磁场 B)之间的约束关系进行动态运动轨迹分析， 确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点，然后利用数学方法求解极值 注意 刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切 当速度 v 一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的 时间越长 当速率 v 变化时，圆周角大的，运动时间长 (2)多解问题：多解形成的原因一般包含以下几个方面： 粒子电性不确定；磁场方向不确定；临界状态不唯一；粒子运动的往复性 等 关键点：
5、审题要细心重视粒子运动的情景分析 要点三要点三 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 复合场是指电场、磁场和重力场并存，或其中某两场并存，或分区域存在的某一空 间粒子经过该空间时可能受到的力有重力、静电力和洛伦兹力处理带电粒子(带电体)高考资源网（） 您身边的高考专家 版权所有高考资源网在复合场中运动问题的方法： 1正确分析带电粒子(带电体)的受力特征带电粒子(带电体)在复合场中做什么运动， 取决于带电粒子(带电体)所受的合外力及其初始速度带电粒子(带电体)在磁场中所受的洛 伦兹力还会随速度的变化而变化，而洛伦兹力的变化可能会引起带电粒子(带电体)所受的 其他力的变化，因此应把带电
6、粒子(带电体)的运动情况和受力情况结合起来分析，注意分 析带电粒子(带电体)的受力和运动的相互关系，通过正确的受力分析和运动情况分析，明 确带电粒子(带电体)的运动过程和运动性质，选择恰当的运动规律解决问题 2灵活选用力学规律 (1)当带电粒子(带电体)在复合场中做匀速运动时，就根据平衡条件列方程求解 (2)当带电粒子(带电体)在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和 平衡条件列方程求解 (3)当带电粒子(带电体)在复合场中做非匀变速曲线运动时，常选用动能定理或能量守 恒定律列方程求解 (4)由于带电粒子(带电体)在复合场中受力情况复杂，运动情况多变，往往出现临界问 题，这时应以
7、题目中的“恰好” 、 “最大” 、 “最高” 、 “至少”等词语为突破口，挖掘隐含条 件，根据隐含条件列出辅助方程，再与其他方程联立求解 (5)若匀强电场和匀强磁场是分开的独立的区域，则带电粒子在其中运动时，分别遵守 在电场和磁场中运动规律，处理这类问题的时候要注意分阶段求解.一、通电导线在磁场中的受力问题 【例 1】 竖直放置的直导线图 33 AB 与导电圆环的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，圆环可以自由运动，当通 以如图 33 所示方向的电流时(同时通电)，从左向右看，线圈将( ) A顺时针转动，同时靠近直导线 AB B顺时针转动，同时离开直导线 AB C逆时针转动，同时靠近直导线
8、AB D不动 答案 C 解析 圆环处在通电直导线的磁场中，由右手螺旋定则判断出通电直导线右侧磁场方 向垂直纸面向里，由左手定则判定，水平放置的圆环外侧半圆所受安培力向上，内侧半圆所 受安培力方向向下，从左向右看逆时针转，转到与直导线在同一平面内时，由于靠近导线一 侧的半圆环电流向上，方向与直导线中电流方向相同，互相吸引，直导线与另一侧半圆环电 流反向，相互排斥，但靠近导线的半圆环处磁感应强度 B 值较大，故 F引F斥，对圆环来说 合力向左 二、带电粒子在有界磁场中的运动 【例 2】 如图 34 所示，图 34高考资源网（） 您身边的高考专家 版权所有高考资源网在半径为 R 的半圆形区域中有一匀
9、强磁场，磁场的方向垂直于纸面，磁感应强度为 B. 一质量为 m，带电荷量为 q 的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径 AD 方向经 P 点(APd) 射入磁场(不计重力影响) (1)如果粒子恰好从 A 点射出磁场，求入射粒子的速度 (2)如果粒子经纸面内 Q 点从磁场中射出，出射方向与半圆在 Q 点切线的夹角为 (如 图所示)，求入射粒子的速度答案 (1) (2)qBd2mqBd(2Rd)2mR(1cos )d 解析 (1)由于粒子由 P 点垂直射入磁场，故圆弧轨迹的圆心在 AP 上，又由粒子从 A 点 射出，故可知 AP 是圆轨迹的直径设入射粒子的速度为 v1，由洛伦兹力的表达式和牛顿第二定律
10、得 mqv1B，解得v2 1d/2v1.qBd2m (2)如下图所示，设 O是粒子在磁场中圆弧轨迹的圆心连接 OQ，设 OQR.由几何关系得OQO= OO=R+R-d 由余弦定理得(OO)2R2R22RRcos 联立式得 Rd(2Rd)2R(1cos )d设入射粒子的速度为 v，由 mqvBv2R解出 vqBd(2Rd)2mR(1cos )d 三、复合场(电场磁场不同时存在) 【例 3】 在空间存在一个变化的匀强电场和另一个变化的匀强磁场，电场的方向水平 向右(如图 35 中由点 B 到点 C)，场强变化规律如图甲所示，磁感应强度变化规律如图乙 所示，方向垂直于纸面从 t1 s 开始，在 A
11、点每隔 2 s 有一个相同的带电粒子(重力不计) 沿 AB 方向(垂直于 BC)以速度 v0射出，恰好能击中 C 点，若 ABBCl，且粒子在点 A、C 间的运动时间小于 1 s，求：图 35 (1)磁场方向(简述判断理由) (2)E0和 B0的比值 (3)t1 s 射出的粒子和 t3 s 射出的粒子由 A 点运动到 C 点所经历的时间 t1和 t2之 比 答案 (1)垂直纸面向外(理由见解析) (2)2v01 (3)2 解析 (1)由图可知，电场与磁场是交替存在的，即同一时刻不可能同时既有电场，又有 磁场据题意对于同一粒子，从点 A 到点 C，它只受静电力或磁场力中的一种，粒子能在静 电力作
12、用下从点 A 运动到点 C，说明受向右的静电力，又因场强方向也向右，故粒子带正 电因为粒子能在磁场力作用下由 A 点运动到点 C，说明它受到向右的磁场力，又因其带正高考资源网（） 您身边的高考专家 版权所有高考资源网电，根据左手定则可判断出磁场方向垂直于纸面向外 (2)粒子只在磁场中运动时，它在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动因为 ABBCl，则运动半径 Rl.由牛顿第二定律知：qv0B0，则 B0mv2 0Rmv0ql 粒子只在电场中运动时，它做类平抛运动，在点 A 到点 B 方向上，有 lv0t在点 B 到点 C 方向上，有 a，l at2qE0m12解得 E0，则2mv2 0qlE0B02v01 (3)t1 s 射出的粒子仅受到静电力作用，则粒子由 A 点运动到 C 点所经历的时间 t1，因 E0，则 t1，t3 s 射出的粒子仅受到磁场力作用，则粒子由 A 点运动到lv02mv2 0ql2mv0qE0C 点所经历的时间 t2 T，因为 T，所以 t2；故 t1t22.142mqB0m2qB0版权所有：高考资源网()
