2019年高考物理二轮复习专题10《磁场》讲学案(含答案解析)
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1、磁场考点大纲要求 考纲解读1.磁场、磁感应强度、磁感线 2. 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 3.安培力、安培力的方向 4.匀强磁场中的安培力 5.洛伦兹力、洛伦兹力的方向 6.洛伦兹力公式 7. 带电粒子在匀强磁场中的运动 8.质谱仪和回旋加速器 1.纵观近几年高考,涉及磁场知识点的题目年年都有,考查与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动次数最 多,其次是与安培力有关的通电导体在磁 场中的加速或平衡问题 2.本章知识常与电场、恒定电流以及电磁感应、交变电流等章节知识联系综合考查,是高考的热点3.本章知识与生产、生活、现代科技等联系密切,如质谱仪、回旋加速器、粒子速度选择器、等
2、离子体发电机、电磁流量计等高科技仪器的理解及应用相联系,在复习中应做到有的放矢.纵观近几年高考试题,预测 2019 年物理高考试题还会考:1. 磁感应强度、磁感线、安培力及安培定则和左手定则的运用,一般以选择题的形式出现;安培力的综合应用是高考的热点,题型有选择题,也有综合性的计算题 考点定位】电流磁效应、安培力、安培定则【名师点睛】先根据安培定则判断磁场的方向,再根据磁场的叠加得出直线电流处磁场的方向,再由左手定则判断安培力 的方向,本题重点是对磁场方向的判断、大小的比较。 考点定位】考查了地磁场【方法技 巧】地球本身是一个巨大的磁体。地球周围的磁场叫做地磁场。地磁北极在地理南极附近,地磁南
3、极在地理北极附近,所以地磁场的方向是从地磁北极到地磁南极。2讲基础(1)磁场、磁感应强度磁感应强度:定义式 (通电导线垂直于磁场);方向:小磁针静止时 N 极的指向ILFB匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场(2)磁感线条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布电流的磁场:直线电流的磁场;通电螺线管的磁场;环形电流的磁场;(1)安培力、安培力的方向 匀强磁场中的安培力安培力公式: ;磁场和电流垂直时, F BIL;磁场和电流平行时: F0.安培力的方向:左手定则安培力的方向特点: F B, F I,即 F 垂直于 B 和 I 决定的平面3讲典例案例 1如图所示,圆圈中的“
4、”表示电流方向垂直纸面向里,圆圈中的“”表示电流方向垂直纸面向外。两根通电长直导线 a、 b 平行水平放置, a、 b 中的电流强度均为 I,此时 a 受到的磁场力大小为 F。当在 a、 b 的上方再放置一根与 a、 b 平行的通电长直导线 c 后, a 受到的磁场力大小仍为 F,图中 abc 正好构成一个等边三角形,则此时( )A b 受到的磁场力大小为 F B b 受到的磁场力大小为C c 受到的磁场力大小为 F D c 受到的磁场力大小为【答案】 BC【解析】【趁热打铁】图所示,一根长度为 L、质量为 m 的导体棒放在水平导轨上,导体棒与导轨垂直,导体棒中通以大小为 I 的电流。匀强磁场
5、的磁感应强度为 B, B 的方向垂直于导体棒与竖直方向成 角,导体棒刚好保持静止。求导体棒与导轨间的摩擦因数。 (已知重力加速度为) 带入数据解得:(2)当滑动变阻器 R 取值较小时, I 较大,安培力 F 安 较大,会使金属棒产生上滑的趋势,因此金属棒所受静摩擦力沿框面向下,受力如图所示:点睛:本题主要考查了物体的平衡,当安培力过大使得棒有上滑趋势,所以静摩擦力沿斜面向下;当安培力过小时,棒有下滑的趋势,所以静摩擦力沿斜面向上。4讲方法(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”.原因(电流方向) 结果(磁场绕向)直线电流的磁场 大拇指 四指环形电流的
6、磁场 四指 大拇指(2)判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况,然后利用左手定则准确判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。现对五种常用的方法列表如下:电流元法把整段弯曲导线分为多段直线电流元,先用左手定则判断每段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向,从而确定导线运动方向 特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立。等效后再确定相互作用情况结论法同向电流互相吸引,异向电流互相排斥;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
7、同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向(3)与安培力有关的力学综合问题安培力的综合应用,一般有两种情形:一是安培力作用下导体的平衡和加速;二是与安培力有关的功能关系问题处理这类问题,需弄清楚电流所在处的磁场分布情况,要做好受力分析,搞清物体的受力情况,然后利用牛顿运动定律或者功能关系求解在受力分析时,有时要把立体图转换成平面图,即三维变二维转换时要标明磁感应强度 B 的方向,以便于确定安培力的方向.安培力做功的特点和实质安培力做功与路径有关
8、,不像重力、电场力做功与路径无关;安培力做功的实质:起传递能量的作用;(安培力做正功:是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能;安培力做负功:是将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能)5讲易错【题目】【答案】【正解】【错因】考向 02 磁场对运动电荷的作用1.讲高考(1)考纲要求会计算洛伦兹力的大小,并能判断其方向;掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动,并能解决确定圆心、半径、运动轨迹、周期、运动时间等相关问题(2)命题规律带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析与计算一般以计算题的形式出现案例 1如图所示,在水平线 ab 下方有一匀强电场,电场强度为
9、E,方向竖直向下, ab 的上方存在匀强磁场,磁感应强度为 B,方向垂直纸面向里,磁场中有一内、外半径分别为 R、 的半圆环形区域,外圆3与 ab 的交点分别为 M、 N。一质量为 m、电荷量为 q 的带负电粒子在电场中 P 点静止释放,由 M 进入磁场,从 N 射出,不计粒子重力。 案例 2【2017新课标卷】如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场, P 为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过 P 点,在纸面内沿不同的方向射入磁场。若粒子射入速率为 ,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为 ,相应的出射点分1v 2v布在三分之一圆周上。
10、不计重力及带电粒子之间的相互作用。则 为: ( )21:vA B C D3:22:13:13:2【答案】C【 考点定位】带电粒子在磁场中的运动【名师点睛】此题考查带电粒子在匀强磁场中的运动问题;解题时必须要画出规范的粒子运动的草图,结合几何关系找到粒子在磁场中运动的偏转角,根据两个运动的等时性求解未知量;此题难度中等,意在考查考生对物理知识与数学知识的综合能力。 【趁热打铁】如图所示,以直角三角形 AOC 为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为 B,A=60,AO= a。在 O 点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子,粒子的比荷为 ,发射速度大小都为 v0,且满足 ,发射方向由图中
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