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1、高三物理复习研讨会交流材料 关于磁场和电磁感应复习的几点思路 一、2011年考试说明与2010年考试说明的比较：2011年的考试说明相对2010年的考试说明在磁场、电磁感应、交流电、传感器部分只删去了电磁感应的应用“涡流”，其它没有变化。由此看出今年考试在这部分的要求基本不变。二、磁场电磁感应和交变电流的重点知识和热点问题和复习的策略：磁场这一章主要讨论了磁场的描述方法(定义了磁感应强度等概念，引入了磁感线这个工具)和磁场产生的作用(对电流的安培力的作用、对运动电荷的洛伦兹力作用)及其相关问题.其中磁感应强度是电磁学的基本概念。本章的难点是通电直导线在磁场中的平衡、加速运动，带电粒子在洛伦兹力
2、作用下的圆周运动等内容。常见磁体周围磁感线的空间分布观念的建立，常是解决有关问题的关键。带电粒子在磁场中的运动问题，综合性较强，解这类问题既要用到物理中的洛仑兹力、圆周运动的知识，还要牵涉到数学中的平面几何、解析几何知识。纵观历年高考试题不难发现，实际上单独考查磁场知识的题目很少，绝大多数试题的考查方式为磁场中的通电导线或带电的运动粒子在安培力或洛仑兹力作用下的运动，尤其以带电粒子在洛仑兹力作用下在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题居多，侧重于知识应用方面的考查，且难度较大，对考生的空间想象能力及物理过程、运动规律的综合分析能力要求较高。但只要准确地画出轨迹图，并灵活运用几何知识和物理规律，找到已
3、知量与轨道半径R、周期T的关系，求出有关物理量应该是水到渠成的。带电粒子在复合场中的运动是高考必考的重点和热点。所谓复合场，即重力、电场力、洛仑兹力共存或洛仑兹力与电场力同时存在等，当带电粒子所受合外力为零时，所处状态是匀速直线运动或静止状态，当带电粒子所受合力只充当向心力时，粒子做匀速圆周运动，当带电粒子所受合力变化且速度方向不在同一直线上时，粒子做非匀变速曲线运动。对于复合场中带电体运动的问题，其实是以洛仑兹力为载体，本质上可看作是力学题，仍可从以下两个方面入手：动力学观点（牛顿定律结合运动学方程）；能量观点（动能定理和机械能守恒或能量守恒）。 电场可以对带电粒子有电场力的作用，而磁场对运
4、动的带电粒子还有洛仑兹力作用。这一知识在现代科学技术中有着广泛的应用。带电粒子在电场力和洛仑兹力同时作用下的运动主要有三种，即速度选择器、磁流体发电机和霍尔效应。带电粒子在电场力与洛仑兹力递次作用可在不同区域的运动，如电视显像管，质谱仪和回旋加速器。纵观近几年各种形式的高考试题，题目一般是运动情景复杂、综合性强，多把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系以及交变电场等知识有机地结合，题目难度中等偏上，对考生的空间想像能力、物理过程和运动规律的综合分析能力，及用数学方法解决物理问题的能力要求较高，涉及本部分知识的命题也有构思新颖、过程复杂、高难度的压轴题。对于这一章的复习我们的做法是先要求
5、学生掌握基本知识，基本规律。要求记熟公式掌握解题的一般方法。在二轮复习中重点突破关于安培力的平衡问题、加速问题的分析讨论、带电粒子在磁场中运动的轨迹作图，带电粒子在复合场中的问题讨论等专题训练。电磁感应这一章涉及的考点有：电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、楞次定律、导体切割磁感线时的感应电动势、自感现象等考试说明对电磁感应现象、自感现象等考点为类要求，而对法拉第电磁感应定律、楞次定律等考点为类要求电磁感应的综合应用主要体现在与电学知识的综合，以导轨+导体棒模型为主，充分利用电磁感应定律、楞次定律、安培力、直流电路知识、磁场知识等多个知识点，可能以图象的形式进行考查，也可能是求解有关电学的一些物
6、理量（如电量、电功率或电热等）同时在求解过程中通常也会涉及力学知识，如物体的平衡条件（运动最大速度求解）、牛顿运动定律、动能定理及能量守恒等知识点电磁感应的综合应用突出考查了考生理解能力、分析综合能力，尤其是考查了从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力电磁感应综合应用的重点是法拉第电磁感应定律，近年来的高考中，电磁感应的考查主要是通过法拉第电磁感应定律再综合力、直流电路、磁场等知识内容，有机地把力与电磁结合起来，具体反映在以下几个方面： 1以电磁感应现象为核心，综合应用力学各种不同的规律（如牛顿运动定律、动能定理）等内容形成的综合类问题通常以导体棒或线圈为载体，分析导体棒在磁场中因电磁感应
7、现象对运动情况的影响，解决此类问题的关键在于运动情况的分析，特别是最终稳定状态的确定，利用物体的平衡条件可求最大速度之类的问题，利用动量观点可分析双导体棒运动情况2电磁感应与电路的综合问题，关键在于电路结构的分析，能正确画出等效电路图，并结合电学知识进行分析、求解求解过程中首先要注意电源的确定通常将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为等效电源若产生感应电动势是由几个相互联系部分构成时，可视为电源的串联与并联其次是要能正确区分内、外电路，通常把产生感应电动势那部分电路视为内电路最后应用全电路欧姆定律及串并联电路的基本性质列方程求解3电磁感应中的能量转化问题 。电磁感应过程实质是不同形式的能
8、量转化的过程，而能量的转化则是通过安培力做功的形式而实现的，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，外力克服安培力做功，则是其他形式的能转化为电能的过程求解过程中主要从以下三种思路进行分析：利用安培力做功求解，电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功注意安培力应为恒力利用能量守恒求解，开始的机械能总和与最后的机械能总和之差等于产生的电能适用于安培力为变力利用电路特征来求解，通过电路中所产生的电能来计算4电磁感应中的图象问题。电磁感应的图象主要包括B-t图象、-t图象、E-t图象和I-t图象，还可能涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即E-x图象和I-x图象一般又可把
9、图象问题分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量解答电磁感应中的图象问题的基本方法是利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解答电磁感应是电磁学的核心内容之一，同时又是与电学、力学知识紧密联系的知识点，是高考试题考查综合运用知识能力的很好落脚点，所以它向来高考关注的一个重点和热点，本专题涉及三个方面的知识：一、电磁感应，电磁感应研究是其它形式有能量转化为电能的特点和规律，其核心内容是法拉第电磁感应定律和楞次定律；二、与电路知识的综合，主要讨论电能在电路中传输、分配，并通过用电器转化为其它形式的能量的特点及规律；三、与力学知
10、识的综合，主要讨论产生电磁感应的导体受力、运动特点规律以及电磁感应过程中的能量关系。对于本章的复习首先要理解本章的基本概念和规律，再次就是加强综合分析能力的培养和训练。交变电流这一章是电磁感应定律的应用和延伸，也是高中物理电磁学知识的收尾。高考对交流电的产生和变压器的原理要求较高，而对电磁场的电磁波仅限于一般性认识和了解，特别注意电磁振荡及LC回路不再列为高考要求，因而也不必在此浪费时间。复习的重点是交流电的的变化规律及其描述（包括图象）、有效值的概念、理想变压器的原理、电能输送中相关计算等。特别是交变电流知识和力学知识的综合应用问题，如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动问题等，要引起
11、足够重视。复习过程中，要注意适量训练，提高综合应用能力。复习要点有 1、交变电流的产生、变化规律及图象表达 2、表征交变电的物理量、交变电的有效值 3、电感和电容对交变电的影响 4、变压器的构造、作用、原理 5、电容和电感对交变电流的影响 6、远距离输电。在本章的复习中应掌握交流电的有效值的理解和计算；区分瞬时值、最大值、有效值、平均值；重视理想变压器的动态分析问题和理解解决远距离输送电中的线路损耗问题和提高输电效率的方法。对于本章的复习我们重视对重点知识的理解，如交变电流的有效值、最大值的运用、瞬时值表达式的写法等要学生复习到位。二轮复习中在图像问题上要加强训练。对于传感器的复习只要求学生看
12、看课本，了解其基本应用即可，不必花太多的时间。三、本部分训练题赏析 1、如图所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz（x轴正方向水平向右，y轴正方向竖直向上）。匀强磁场方向与Oxy平面平行，且与x轴的夹角为，重力加速度为g。B45xyzPOv0（1）一质量为m、电荷量为的带电质点沿平行于z轴正方向以速度v0做匀速直线运动，求满足条件的电场强度的最小值及对应的磁感应强度；（2）在满足（1）的条件下，当带电质点通过y轴上的点时，撤去匀强磁场，求带电质点落在Oxz平面内的位置；（3）当带电质点沿平行于z轴负方向以速度v0通过y轴上的点时，改变电场强度大小和方向，同时改变磁感应强
13、度的大小，要使带点质点做匀速圆周运动且能够经过x轴，问电场强度E和磁感应强度B大小满足什么条件？解：（1）如图所示，带电质点受到重力mg（大小及方向均已知）、洛伦兹力qv0B（方向已知）、电场力qE（大小及方向均未知）的作用做匀速直线运动。根据力三角形知识分析可知：当电场力方向与磁场方向相同时，场强有最小值。根据物体的平衡规律有450Pqv0BxyzOmgqEminB （1分） （1分）解得 （1分） （1分）v0NM450xyzPOmgqEminB（2）如图所示，撤去磁场后，带电质点受到重力和电场力qEmin作用，其合力沿PM方向并与v0方向垂直，大小等于=，故带电质点在与Oxz平面成角的平
14、面内作类平抛运动。由牛顿第二定律 解得 （1分）设经时间t到达Oxz平面内的点N（x,y,z），由运动的分解可得沿v0方向 （1分）沿PM方向 （1分）又 （1分） （1分）联立解得 （2分）则带电质点落在N（，0，）点 （1分）（或带电质点落在Oxz平面内，的位置）（3）当电场力和重力平衡时，带点质点才能只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动则有： （1分）得： （1分）要使带点质点经过x轴，圆周的直径为 （1分）根据得 （1分）2、如图所示，磁感应强度为B的条形匀强磁场区域的宽度都是dl，相邻磁场区域的间距均为d2，x轴的正上方有一电场强度大小为E，方向与x轴和B均垂直的匀强电场区域将质量为m、带
15、正电量为q的粒子从x轴正上方h高度处自由释放（重力忽略不计）(1）求粒子在磁场区域做圆周运动的轨道半径r；d(2）若粒子只经过第1和第2个磁场区域回到x轴，求自释放到回到x轴所需要的时间t；(3）若粒子以初速度v0从h处沿x轴正方向水平射出后，最远到达第k个磁场区域并回到x轴求dl、d2应该满足的条件解：设粒子刚进入磁场时的速度为v在电场区域中根据动能定理 qEh mv2磁场区域中，圆周运动 qvBmv2R解得 r(2)设粒子在电场中的运动时间为t1, 根据牛顿第二定律 ma qE 匀加速运动 at12h 解得 t 粒子在磁场区域运动合成半圆弧，时间共t= 设粒子离开第一个无磁场区域时，速度的
16、水平夹角为，有sin=/r粒子在无磁场区域运动的路程为s粒子在无磁场区域运动时间为 t= 解得的总时间为t= t+ t+ t=+ (3)粒子经过第k个磁场区域回到x轴，则粒子在磁场区域的运动由2k1个圆弧组成，并且2k1个圆弧合并为一段圆弧粒子进入第一个磁场时，速度为v，与水平方向夹角为vv；v；cos有几何关系知，应满足条件(k1)dr(1cos)kd解得( v0)d(v0)粒子回到x轴的条件与d2无关。3、如图所示为某种新型分离设备内部电、磁场分布情况图。自上而下分为、三个区域。区域宽度为d1，分布有沿纸面向下的匀强电场E1；区域宽度为d2，分布有垂直纸面向里的匀强磁场B1；宽度可调的区域
17、中分布有沿纸面向下的匀强电场E2和垂直纸面向里的匀强磁场B2。现有一群质量和带电量均不同的带电粒子从区域上边缘的注入孔A点被注入，这些粒子都只在电场力作用下由静止开始运动，然后相继进入、两个区域，满足一定条件的粒子将回到区域，其他粒子则从区域飞出，三区域都足够长。已知能飞回区域的带电粒子的质量为m=6.41027kg、带电量为q=3.21019C，且有d1=10cm，d2=5cm，E1= E2=40V/m，B1=4103T，B2=2103T。试求：（1）该带电粒子离开区域时的速度；（2）该带电粒子离开区域时的速度；（3）为使该带电粒子还能回到区域的上边缘，区域的宽度d3应满足的条件；（4）该带
18、电粒子第一次回到区域的上边缘时离开A点的距离。解：为研究方便，建立如图所示坐标系（1）由E1qd1=得，带电粒子离开区域时的速度， 方向沿y轴正向。（2）带电粒子在区域内运动时，只受洛仑兹力，且不做功，所以带电粒子离开区域时的速度大小仍为方向：由图中几何关系可知：，又由得：联立代入数据得：，即 所以带电粒子离开区域时的速度方向与x轴正向夹45。（3）如果将带电粒子离开区域也即进入区域时的速度分解成和，则有=，所以，方向沿y轴反向，方向沿x轴正向，又因为，方向沿y轴正向，即与抵消。所以带电粒子在区域中运动可视为沿x轴正向的速度为的匀速直线运动和以速率为以及对应洛沦兹力作为向心力的匀速圆周运动的叠
19、加。轨迹如图所示。圆周运动半径为=10cm， 周期T=所以只要带电粒子运动到轨迹最低点C时不出区域，就可回到区域的上边缘。所以区域的宽度应满足d3h由上面的运动分析可知，带电粒子到最低点，圆周运动刚好转过，所以h=0.1m=10cm所以d310cm（4）根据运动的对称性可知，带电粒子回到区域的上边缘的B点，距A点的距离为：d=2（1cos）+代入数据得：d=40+1010=57.26cm4、如图所示，光滑绝缘斜面的倾角为，斜面上放置一质量为，电阻为、边长为的正方形导线框，通过细线绕过光滑的定滑轮与一质量为的重物相连，连接线框的细线与线框共面，滑轮和绳的质量均不计斜面上有两个匀强磁场区域I和，其
20、宽度均为，磁感应强度大小均为B，磁场方向分别垂直于斜面向上和垂直于斜面向下线框的边距磁场区域I的上边界为2开始时各段绳都处于伸直状态，现将它们由静止释放线框沿斜面向下运动，边刚穿过两磁场的分界线进入磁场区域时，线框恰好做匀速运动(绳子始终处于拉紧状态)求： (1)线框的边刚进入磁场区域I时的速度大小； (2)线框边在磁场区域中运动的过程中线框重力的功率； (3)从开始释放到边刚穿出磁场区域I的过程中，线框中产生的焦耳热Q解：（1）对线框和重物利用机械守恒定律有： 3分 解得： 2分 （2）设线框边刚进入磁场时速度为，则线框中产生的电流为： 1分 线框受到的安培力： 1分 设绳对线框、m的拉力大小为则； 对线框； 1分 对 1分 联立解得： 1分 2分 （2）从线框开始释放到边刚穿出磁场的过程中，根据能量守恒有： 2分 联立得： 2分8
教科版高考物理复习研讨会交流材料：关于磁场和电磁感应复习的几点思路
