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1、核心专题突破第一部分第一部分专题三电场和磁场专题三电场和磁场第第2 2讲磁场及带电粒子在磁场中的运动讲磁场及带电粒子在磁场中的运动栏目导航栏目导航2 2年考情回顾年考情回顾热点题型突破热点题型突破热点题源预测热点题源预测对点规范演练对点规范演练逐题对点特训逐题对点特训2 2年考情回顾年考情回顾设问设问方式方式带电粒子在磁场带电粒子在磁场中的运动中的运动例例(2016全国卷乙全国卷乙15)(2016全国卷甲全国卷甲18)(2016全国卷丙全国卷丙18题题)(2015全国卷全国卷19题题)(2016浙江卷浙江卷25题题)(2015全国卷全国卷14题题)指南针和地磁场指南针和地磁场例例(2015全国
2、卷全国卷18题题)(2016北京卷北京卷17题题)审题审题要点要点(1)要审清粒子电性，入射速度方向，磁场方向，从而能正确确定粒子偏要审清粒子电性，入射速度方向，磁场方向，从而能正确确定粒子偏转方向转方向(2)画出粒子运动轨迹，确定入射点和出射点，圆心，找准角度关画出粒子运动轨迹，确定入射点和出射点，圆心，找准角度关系，定好圆半径系，定好圆半径解题解题模板模板 命题规律：命题规律：高考对该热点考查一般为选择题，命题规律高考对该热点考查一般为选择题，命题规律是：是：(1)磁场的产生及磁感应强度的叠加磁场的产生及磁感应强度的叠加(2)安培定则和右手定则的应用安培定则和右手定则的应用热点题型突破热点
3、题型突破题型一题型一对磁场性质的理解和应用对磁场性质的理解和应用 方法点拨：方法点拨：磁场的叠加类问题的分析方法磁场的叠加类问题的分析方法(1)根据安培定则确定通电导线周围磁感线的根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向方向(2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向感线的切线方向(3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和 1(多选多选)(2015广州模拟广州模拟)
4、无限长通电直导线在周围某一点无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度产生的磁场的磁感应强度B的大小与电流成正比，与导线到的大小与电流成正比，与导线到这一点的距离成反比如图所示，两根相距这一点的距离成反比如图所示，两根相距L的无限长直导的无限长直导线分别通有电流线分别通有电流I和和3I.在两导线的连线上有在两导线的连线上有a、b、c三点，三点，a点为两根直导线连线的中点，点为两根直导线连线的中点，b、c两点距导线的距离均为两点距导线的距离均为L.下列说法正确的是下列说法正确的是()Aa点和点和b点的磁感应强度方向相同点的磁感应强度方向相同 Ba点和点和b点的磁感应强度大小之比为点的磁感
5、应强度大小之比为8：1 Cc点和点和b点的磁感应强度方向相同点的磁感应强度方向相同 Dc点和点和b点的磁感应强度大小之比为点的磁感应强度大小之比为5：1AD【变式考法变式考法】在上述题在上述题1中，求在两导线的连线上，磁感应中，求在两导线的连线上，磁感应强度为强度为0的位置的位置.2(2015海南卷海南卷)如图，如图，a是竖直平面是竖直平面P上的一点，上的一点，P前有一前有一条形磁铁垂直于条形磁铁垂直于P，且，且S极朝向极朝向a点点P后一电子在偏转线圈后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过过a点，在电子经过点，在
6、电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向的作用力的方向()A向上向上 B向下向下 C向左向左 D向右向右 解析：解析：因磁铁因磁铁S极朝向极朝向a点，故点，故a处磁场方向垂直纸面向外，处磁场方向垂直纸面向外，电子向右经过电子向右经过a点的瞬间，可以判定条形磁铁的磁场对电子点的瞬间，可以判定条形磁铁的磁场对电子的作用力方向向上，故的作用力方向向上，故A正确正确AB 磁场特性磁场特性(1)磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，决定于磁场本身，与试探电荷无关，其量，决定于磁场本身，与试探电荷无关，其叠加遵循平行四边
7、形定则叠加遵循平行四边形定则(2)判断电流产生的磁场方向或判断产生磁场判断电流产生的磁场方向或判断产生磁场的电流方向用右手定则的电流方向用右手定则(3)判断安培力、洛伦兹力的方向用左手定则，判断安培力、洛伦兹力的方向用左手定则，但要注意电荷的正负但要注意电荷的正负 命题规律：命题规律：磁场对电流的作用是近几年高考的热点之一，磁场对电流的作用是近几年高考的热点之一，命题规律主要集中在以下两点：命题规律主要集中在以下两点：(1)安培力的大小计算和方向判断安培力作安培力的大小计算和方向判断安培力作用下的平衡和运动用下的平衡和运动(2)与电磁感应相结合，与电磁感应相结合，考查力电知识的综合应用考查力电
8、知识的综合应用题型二题型二磁场对电流的作用磁场对电流的作用 方法点拨：方法点拨：解决磁场中导体运动问题的一般思路解决磁场中导体运动问题的一般思路(1)正确地对导体棒进行受力分析，应特别注正确地对导体棒进行受力分析，应特别注意通电导体棒受到的安培力的方向，安培力意通电导体棒受到的安培力的方向，安培力与导体棒和磁感应强度组成的平面垂直与导体棒和磁感应强度组成的平面垂直(2)画出辅助图画出辅助图(如导轨、斜面等如导轨、斜面等)，并标明辅，并标明辅助方向助方向(磁感应强度磁感应强度B、电流、电流I的方向的方向)(3)将立体的受力分析图转化为平面受力分析将立体的受力分析图转化为平面受力分析图，即画出与导
9、体棒垂直的平面内的受力分图，即画出与导体棒垂直的平面内的受力分析图析图1(2016泉州模拟泉州模拟)如图所示，两平行金属导轨间的距离如图所示，两平行金属导轨间的距离L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角金属导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度着磁感应强度B0.50 T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势场金属导轨的一端接有电动势E4.5 V、内阻、内阻r0.50 的直流电的直流电源现把一个质量源现把一个质量m0.040 kg的导体棒的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰放在
10、金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的好静止导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻两点间的电阻R02.5，金属导轨电阻不计，金属导轨电阻不计，g取取10 m/s2.已知已知sin 370.60，cos 370.80，求：，求：(1)通过导体棒的电流通过导体棒的电流I；(2)导体棒受到的安培力导体棒受到的安培力F安安的大小；的大小；(3)导体棒受到的摩擦力导体棒受到的摩擦力Ff.突破点拨突破点拨 将立体图转化为平面图，受力分析时弄清各力大小和方向将立体图转化为平面图，受力分析时弄清各力大小和方向的关系的关系【变式考法变式考法】
11、在上述题在上述题1中，仅将磁场方向变为竖直向上，中，仅将磁场方向变为竖直向上，导体棒仍静止，求导体棒受到的摩擦力导体棒仍静止，求导体棒受到的摩擦力 变式考法变式考法导体棒所受安培力大小导体棒所受安培力大小FBBIL0.3 N方向水平方向水平向右，对导体列平衡方程有向右，对导体列平衡方程有fmgsin BILcos 0所以导所以导体所受静摩擦力为零体所受静摩擦力为零2(2016广州模拟广州模拟)如图所示为电磁轨道炮的工作原理图，待发射弹体如图所示为电磁轨道炮的工作原理图，待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动电流从一条与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动电流从
12、一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道轨道电流在弹体处形成垂直于轨轨道流入，通过弹体流回另一条轨道轨道电流在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场道平面的磁场(可视为匀强磁场可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与电流，磁感应强度的大小与电流I成正比弹成正比弹体在安培力的作用下滑行体在安培力的作用下滑行L后离开轨道，离开轨道时的速度大小为后离开轨道，离开轨道时的速度大小为v0，为使弹体射出时的速度变为为使弹体射出时的速度变为2v0，理论上可采用的方法有，理论上可采用的方法有()A只将轨道长度只将轨道长度L变为原来的变为原来的2倍倍B只将电流只将电流I变为原来的变为原来的2倍倍C只将电流只将电流I变为原来的变
13、为原来的4倍倍D只将弹体质量变为原来的只将弹体质量变为原来的2倍倍B 安培力作用下的平衡与运动问题的求解安培力作用下的平衡与运动问题的求解题型三题型三带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动 命题规律：命题规律：带电粒子在磁场中的运动是历年高考的热点，带电粒子在磁场中的运动是历年高考的热点，近几年高考难度略有降低，题型有选择题，近几年高考难度略有降低，题型有选择题，也有计算题也有计算题 命题特点是：命题特点是：(1)考察磁场的性质洛伦兹力考察磁场的性质洛伦兹力的特点及圆周运动的周期性等问题的特点及圆周运动的周期性等问题(2)结合结合圆周运动规律，几何知识，综合考查应用数圆周运动规律
14、，几何知识，综合考查应用数学知识处理物理问题的能力学知识处理物理问题的能力BD 突破点拨突破点拨(1)电子以初速度电子以初速度v0平行平行x轴正方向射入磁场，并从轴正方向射入磁场，并从x轴上的轴上的b点射出磁场，此时速度方向与点射出磁场，此时速度方向与x轴方向的夹角为轴方向的夹角为60，则电，则电子在磁场运动的弧子在磁场运动的弧ab所对的圆心角是多大？所对的圆心角是多大？(2)磁场区域的圆心跟弦磁场区域的圆心跟弦Oa和和Ob的关系如何？的关系如何？【变式考法变式考法】在上述题在上述题1中，匀强磁场区域的磁感应强度多中，匀强磁场区域的磁感应强度多大？大？2(2015四川卷四川卷)如图所示，如图所
15、示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度垂直于纸面，在纸面内的长度L9.1 cm，中点，中点O与与S间的距离间的距离d4.55 cm，MN与与SO直线的夹角为直线的夹角为，板所在平面有电子源，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2.0104T，电子质量，电子质量m9.11031kg，电量，电量e1.61019C，不计电子重，不计电子重力电子源发射速度力电子源发射速度v1.6106m/s的一个电子，该电子打在板上可能的一个
16、电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为位置的区域的长度为l，则，则()A90时，时，l9.1 cmB60时，时，l9.1 cmC45时，时，l4.55 cmD30时，时，l4.55 cmADB 带电粒子在匀强磁场中的带电粒子在匀强磁场中的“四点、六线、三四点、六线、三角角”(1)如图所示如图所示(2)四点：入射点四点：入射点B、出射点、出射点C、轨迹圆心、轨迹圆心A、入射速度直线与出射速度直线的交点入射速度直线与出射速度直线的交点O.(3)六线：圆弧两端点所在的轨迹半径六线：圆弧两端点所在的轨迹半径r，入，入射速度直线和出射速度直线射速度直线和出射速度直线OB、OC，入射，入射点与出射点的
17、连线点与出射点的连线BC，圆心与两条速度直线，圆心与两条速度直线交点的连线交点的连线AO.(4)三角：速度偏转角三角：速度偏转角COD、圆心角、圆心角BAC、弦切角弦切角OBC，其中偏转角等于圆心角，其中偏转角等于圆心角 带电粒子在有界磁场中的临界和极值问题带电粒子在有界磁场中的临界和极值问题热点题源预测热点题源预测考考向向预预测测带电粒子在有界磁场中的圆周运动往往带电粒子在有界磁场中的圆周运动往往会出现临界和极值问题，有时还会出现会出现临界和极值问题，有时还会出现多解问题这类问题对考生分析能力，多解问题这类问题对考生分析能力，判断能力和综合运用知识能力要求极高，判断能力和综合运用知识能力要求
18、极高，受到命题者的青睐受到命题者的青睐失失分分防防范范解决带电粒子在磁场中运动的临界和极解决带电粒子在磁场中运动的临界和极值问题极易从以下几点失分：值问题极易从以下几点失分：审题过审题过程出现多层思维障碍，不能把粒子的运程出现多层思维障碍，不能把粒子的运动和磁场的分布相结合分析问题；动和磁场的分布相结合分析问题；对对定圆心、求半径、找转角、画轨迹、求定圆心、求半径、找转角、画轨迹、求时间的方法不熟练；时间的方法不熟练；找不出临界点，找不出临界点，挖掘不出临界条件；挖掘不出临界条件；数学功底薄弱，数学功底薄弱，求不出临界极值可从以下几点进行防求不出临界极值可从以下几点进行防范：范：正确判定洛伦兹
19、力方向，确定轨正确判定洛伦兹力方向，确定轨迹的弯曲方向；迹的弯曲方向；熟练掌握圆心、半径、熟练掌握圆心、半径、轨迹、转角、时间的求解或确定方法；轨迹、转角、时间的求解或确定方法；灵活运用物理方程、几何知识找出等灵活运用物理方程、几何知识找出等量关系，求出临界极值量关系，求出临界极值.规范答题规范答题(1)设一粒子自磁场边界设一粒子自磁场边界A点进入磁场，该粒子由点进入磁场，该粒子由O点射出圆点射出圆形磁场，轨迹如图甲所示，过形磁场，轨迹如图甲所示，过A点做速度的垂线，长度为点做速度的垂线，长度为r，C为该轨迹圆的圆心连接为该轨迹圆的圆心连接AO、CO，可证得，可证得ACOO为菱形，为菱形，根据
20、图中几何关系可知：粒子在圆形磁场中的轨道半径根据图中几何关系可知：粒子在圆形磁场中的轨道半径rR，(3)设打到挡板最左侧的粒子打在挡板上的设打到挡板最左侧的粒子打在挡板上的F点，如图丙所点，如图丙所示，示，OF2R(1)求区域求区域中磁感应强度中磁感应强度B1的大小；的大小；(2)若要使所有的粒子均约束在区域内，求环形区域若要使所有的粒子均约束在区域内，求环形区域中中B2的大小、方向及环形半径的大小、方向及环形半径R的最小值；的最小值；(3)粒子从粒子从A点沿点沿y轴负方向射入后至再次以相同的轴负方向射入后至再次以相同的速度经过速度经过A点的运动周期点的运动周期对点规范演练对点规范演练逐题对点特训逐题对点特训
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