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1、专题八专题八 磁场磁场考情分析预测专题八专题八 考情分析预测考情分析预测 20102010年年20092009年年20082008年年带电粒子在磁场中带电粒子在磁场中的运动，安培力的运动，安培力全国卷全国卷2626，新课标，新课标卷卷2525，重庆卷，重庆卷2121，广，广东卷东卷3636等等安徽卷安徽卷1919，海南，海南卷卷1616宁夏卷宁夏卷1414带电粒子在复合场带电粒子在复合场中的运动中的运动全国卷全国卷2626，北京卷，北京卷2323，天津卷，天津卷1212，安徽，安徽卷卷2323等等宁夏卷宁夏卷1616、1818，山东卷山东卷2525，江苏，江苏卷卷1414，福建卷，福建卷222
2、2，浙江卷浙江卷2525，天津，天津卷卷1111，广东卷，广东卷1212等等山东卷山东卷2525，江苏卷，江苏卷1414，宁夏卷，宁夏卷2424，海，海南卷南卷1616带电粒子在组合场带电粒子在组合场中的运动中的运动山东卷山东卷2525江苏卷江苏卷1414，宁夏，宁夏卷卷1616、2525广东卷广东卷4 41.1.磁场部分主要考查带电粒子在磁场中的匀速圆周运动磁场部分主要考查带电粒子在磁场中的匀速圆周运动以及在组合场与复合场中的运动。以及在组合场与复合场中的运动。 2 2带电粒子在组合场、复合场中的运动，是近几年新带电粒子在组合场、复合场中的运动，是近几年新课标区高考考查的重点，并多以计算题的
3、形式出现，常为匀课标区高考考查的重点，并多以计算题的形式出现，常为匀速直线运动、匀速圆周运动和类平抛运动的综合。速直线运动、匀速圆周运动和类平抛运动的综合。 带电粒子在磁场中的运动，涉及的知识点主要是洛伦兹带电粒子在磁场中的运动，涉及的知识点主要是洛伦兹力提供向心力和匀速圆周运动的有关知识，这部分知识与平力提供向心力和匀速圆周运动的有关知识，这部分知识与平面几何联系紧密，对粒子运动径迹不明确的问题，应画出粒面几何联系紧密，对粒子运动径迹不明确的问题，应画出粒子的运动轨迹图，确定圆心及半径。子的运动轨迹图，确定圆心及半径。专题八专题八 考情分析预测考情分析预测 3 3预计预计20112011年涉
4、及本讲的考点一般是：年涉及本讲的考点一般是： (1)(1)考查带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题；考查带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题； (2)(2)考查带电粒子在复合场中的运动的问题；考查带电粒子在复合场中的运动的问题； (3)(3)考查带电粒子在组合场中的运动问题；考查带电粒子在组合场中的运动问题； (4)(4)考查跟生产技术、生活实际和科学研究关联的问题，考查跟生产技术、生活实际和科学研究关联的问题，如质谱仪、回旋加速器等。如质谱仪、回旋加速器等。专题八专题八 考情分析预测考情分析预测 主干知识整合专题八专题八 主干知识整合主干知识整合一、磁场的描述一、磁场的描述 二、安培力与
5、洛伦兹力的比较二、安培力与洛伦兹力的比较 专题八专题八 主干知识整合主干知识整合安培力安培力洛伦兹力洛伦兹力作用对象作用对象通电导体通电导体( (电流电流) )运动电荷运动电荷力的大小力的大小I I和和B B垂直时最大：垂直时最大：F F安安BIl IBIl I和和B B平行时最小：平行时最小：F F安安0 0v v和和B B垂直时最大：垂直时最大：F F洛洛qvB vqvB v和和B B平行时最小：平行时最小：F F洛洛0 0力的方向力的方向左手定则：左手定则：F F安安与与I I垂直，垂直，与与B B垂直。垂直。F F安安总垂直于总垂直于I I与与B B决定的平面决定的平面左手定则：左手定
6、则：F F洛洛与与v v垂直，与垂直，与B B垂直。垂直。F F洛洛总垂直于总垂直于v v与与B B决定的平面决定的平面做功情况做功情况安培力做功，将电能转化安培力做功，将电能转化为其他能；克服安培力做为其他能；克服安培力做功，将其他能转化为电能功，将其他能转化为电能洛伦兹力对运动电荷不做功洛伦兹力对运动电荷不做功作用效果作用效果改变导体棒的运动状态改变导体棒的运动状态只改变速度方向，不改变速度大小只改变速度方向，不改变速度大小联系联系1.1.安培力实际上是在导线中定向运动的电荷所受到的洛伦兹力的宏观表现。安培力实际上是在导线中定向运动的电荷所受到的洛伦兹力的宏观表现。2.2.由由左手定则判断
7、洛伦兹力方向时，四指指向正电荷运动的方向左手定则判断洛伦兹力方向时，四指指向正电荷运动的方向( (负电荷运动的反方负电荷运动的反方向向) )即电流方向，与用左手定则判断安培力方向是一致的。即电流方向，与用左手定则判断安培力方向是一致的。专题八专题八 主干知识整合主干知识整合三、带电粒子在匀强磁场中的运动三、带电粒子在匀强磁场中的运动要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究 探究一带电粒子在磁场中的运动探究一带电粒子在磁场中的运动 专题八专题八 要点热点探究要点热点探究 (1)(1)速度大小；速度大小； (2)(2)速度方向与速度方向与y y轴正方向夹角正弦。轴正方向夹角正弦。专题八专
8、题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究 探究点二带电粒子在组合场中的运动探究点二带电粒子在组合场中的运动 1 1先后场先后场同一空间区域先后加不同场的问题同一空间区域先后加不同场的问题 (1)(1)这类问题主要是指在同一空间区域先后加上电场和磁场的这类问题主要是指在同一空间区域先后加上电场和磁场的情况。情况。 (2)(2)解决这类问题方法是：当某一空间区域出现电场时，不计解决这类问题方法是：当某一空间区域出现电场时，不计重力和空气阻力的粒子垂直电场射入时，做类平抛运动，可用运动
9、重力和空气阻力的粒子垂直电场射入时，做类平抛运动，可用运动的合成与分解求解，即将带电粒子在匀强电场中的运动分解为沿着的合成与分解求解，即将带电粒子在匀强电场中的运动分解为沿着电场方向的匀加速直线运动和垂直于电场方向的匀速直线运动进行电场方向的匀加速直线运动和垂直于电场方向的匀速直线运动进行分析；若在该空间区域出现磁场时，不计重力和空气阻力的粒子垂分析；若在该空间区域出现磁场时，不计重力和空气阻力的粒子垂直磁场射入时，粒子做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律列出洛伦直磁场射入时，粒子做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律列出洛伦兹力提供向心力的方程求解。兹力提供向心力的方程求解。专题八专题八 要点热点探究
10、要点热点探究2 2组合场组合场(1)(1)通常所说的组合场是电场和磁场构成的组合场，它通常所说的组合场是电场和磁场构成的组合场，它是指电场和磁场不重叠，分别位于某一直线边界两侧的情况。是指电场和磁场不重叠，分别位于某一直线边界两侧的情况。例如回旋加速器。例如回旋加速器。(2)(2)处理该类问题的关键是：处理该类问题的关键是：正确地画出粒子的运动轨迹图。正确地画出粒子的运动轨迹图。确定好粒子在组合场交界位置的速度的大小与方向。确定好粒子在组合场交界位置的速度的大小与方向。(3)(3)在这类问题中，粒子在某一场中运动时，通常只受在这类问题中，粒子在某一场中运动时，通常只受该场对粒子的力的作用。该场
11、对粒子的力的作用。专题八专题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究【点拨】由于产生不同价位的正离子，故研究对象可选为【点拨】由于产生不同价位的正离子，故研究对象可选为n n价正离子，带电荷量为价正离子，带电荷量为nene。专题八专题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究【点评】本题是带电粒子经过先后场的问题，【点评】本题是带电粒子经过先后场的问题，弄清粒子在不同场中的运动性质是关键。弄清粒子在不同场中的运动性质是关键。要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点
12、探究 探究点三带电粒子在复合场中的运动问题探究点三带电粒子在复合场中的运动问题1 1复合场是指在同一空间区域加有重力场、电场、磁场复合场是指在同一空间区域加有重力场、电场、磁场中的两种场或三种场的情况。常见的复合场有：电场与重力中的两种场或三种场的情况。常见的复合场有：电场与重力场的复合；磁场与电场的复合；磁场、电场、重力场的复合场的复合；磁场与电场的复合；磁场、电场、重力场的复合等。等。2 2带电粒子在复合场中常见的运动形式带电粒子在复合场中常见的运动形式(1)(1)当带电粒子在复合场中所受合力为零时，粒子处于静当带电粒子在复合场中所受合力为零时，粒子处于静止或匀速直线运动状态；带电粒子在含
13、有磁场的复合场中的止或匀速直线运动状态；带电粒子在含有磁场的复合场中的直线运动，一定是匀速直线运动。直线运动，一定是匀速直线运动。专题八专题八 要点热点探究要点热点探究(2)(2)当带电粒子所受合力提供向心力时，粒子做当带电粒子所受合力提供向心力时，粒子做匀速圆周运动；匀速圆周运动；(3)(3)当带电粒子所受合力变化且与速度方向不在当带电粒子所受合力变化且与速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动。一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动。如果做曲线运动，则需要根据功能关系求解，需要注如果做曲线运动，则需要根据功能关系求解，需要注意的是这种情况下要把握住洛伦兹力不做功这一特点。意的是这种情
14、况下要把握住洛伦兹力不做功这一特点。专题八专题八 要点热点探究要点热点探究3 3几种典型的复合场实例：速度选择器、质谱仪、磁几种典型的复合场实例：速度选择器、质谱仪、磁流体发电机、电磁流量计等。流体发电机、电磁流量计等。4 4带电粒子在复合场中的运动问题的处理方法带电粒子在复合场中的运动问题的处理方法带电粒子在复合场中的运动问题是电磁学知识和力学知识带电粒子在复合场中的运动问题是电磁学知识和力学知识的结合，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，可利的结合，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，可利用动力学观点、能量观点来分析，不同之处是多了电场力、用动力学观点、能量观点来分析，不同之处是多了电
15、场力、洛伦兹力。洛伦兹力。专题八专题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究【点拨】对第【点拨】对第(3)(3)问，可从宽度问，可从宽度d d的范围入手，的范围入手，d d不不能太小，能太小，d d22R R。专题八专题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究专题八专题八 要点热点探究要点热点探究【点评】求解带电粒子在复合场中的运动问题的步骤：【点评】求解带电粒子在复合场中的运动问题的步骤：(1)(1)首先要明确复合场的组成。首先要明确复合场的组成。(2)(2)其次要正确地对带电粒子进行受力分析和运动过程
16、分析。其次要正确地对带电粒子进行受力分析和运动过程分析。在进行受力分析时要注意洛伦兹力方向的判定方法在进行受力分析时要注意洛伦兹力方向的判定方法左手定左手定则。在运动过程分析时，要特别注意电场力做功与路径无关，则。在运动过程分析时，要特别注意电场力做功与路径无关，洛伦兹力不做功。洛伦兹力不做功。专题八专题八 要点热点探究要点热点探究(3)(3)最后选择合适的物理规律进行求解。最后选择合适的物理规律进行求解。当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据平当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据平衡条件列方程求解；衡条件列方程求解；当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛当带电粒子在复合场中做
17、匀速圆周运动时，应用牛顿第二定律顿第二定律( (洛伦兹力提供向心力洛伦兹力提供向心力) )和平衡条件列方程联立和平衡条件列方程联立求解；求解；当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时，选用当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时，选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。动能定理或能量守恒定律列方程求解。 教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题 2 2( (能力题能力题) ) 如图所示，矩形如图所示，矩形MNPQMNPQ区域内有方向垂直于纸面区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有的匀强磁场，有5
18、5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁块，在纸面民内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，进入磁块，在纸面民内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示粒子缩号粒子缩号质量质量电荷量电荷量( (q q0)0)速度大小速度大小1 1m m2 2q qv v2 22 2m m2 2q q2 2v v3 33 3m m3 3q q3 3v v4 42 2m m2 2q q2 2v v5 52 2m mq qv v由以上信息可知，从图中由以上信息可知，从图中a a、
19、b b、c c处进大的粒子对应表中的编处进大的粒子对应表中的编号分别为号分别为( () )A A3 3、5 5、4 4B B4 4、 2 2、5 5C C5 5、3 3、2 2D D2 2、 4 4、5 5专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题专题八专题八 教师备用题教师备用题