专题七 电场和磁场.ppt

考点三　通电导体在磁场中的平衡与运动问题 【例5】如图所示,一段金属棒abcd用两个完全相同的轻质弹簧(与弹簧连接的金属导线的长度及质量不计)悬挂在倾角为θ=30°的光滑绝缘斜面上,bc段水平,ab,bc和cd的长度均为10 cm,且∠abc=∠bcd=135°.磁场方向垂直斜面向上,磁感应强度大小为0.1 T,弹簧上端固定,下端与金属导线绝缘,金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连,电路总电阻为2 Ω,已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm,闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm,重力加速度大小取10 m/s2,判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量. 答案:沿斜面向下　4.8×10-2kg /名师点评/ 通电导体在磁场中的平衡与运动问题解题步骤 1.画好辅助图,标明B的方向和I的方向;若是立体图,则必须先将立体图转换为平面图(或截面图). 2.对导体进行受力分析,注意安培力的方向. 3.根据运动状态,列平衡方程或者牛顿第二定律方程. 4.求解方程,并对结果进行验证. 【考点过关】 1.[通电导体在磁场中的平衡]如图所示,一劲度系数为k的轻质弹簧,下面挂有匝数为n的矩形线框abcd,bc边长为l,线框的下半部分处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向垂直线框平面向里.线框中通以电流I,方向如图所示,开始时线框处于平衡状态,弹簧处于伸长状态.令磁场反向,磁感应强度的大小仍为B,线框达到新的平衡.则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是(　 　) B 解析:线框在磁场中受安培力F=nBIl,且开始时方向向上,然后方向向下,大小不变.设在电流反向之前弹簧的伸长量为x,则反向之后弹簧的伸长量为(x+Δx),由平衡条件有kx+nBIl-mg=0,k(x+Δx)-nBIl-mg=0,解得Δx= ,且线框向下移动,选项B正确. AC 2.[通电导体在磁场中的运动](多选)美国研发的强力武器轨道电磁炮在试射中将炮弹以5倍音速击向200公里外的目标,射程为海军常规武器的10倍,且破坏力惊人.电磁炮原理如图所示,若炮弹质量为m,水平轨道长为L,宽为d,轨道摩擦不计,炮弹在轨道上做匀加速运动.要使炮弹达到5倍音速(设音速为v),则(　 　) 【例6】(2016·河南洛阳模拟)如图所示,在无限长的竖直边界AC和DE间,上、下部分分别充满方向垂直于ADEC平面向外的匀强磁场,上部分区域的磁感应强度大小为B0,OF为上、下磁场的水平分界线.质量为m、带电荷量为+q的粒子从AC边界上与O点相距为a的P点垂直于AC边界射入上方区域,经OF上的Q点第一次进入下方区域,Q与O点的距离为3a.不考虑粒子重力. (1)求粒子射入时的速度大小; (2)要使粒子不从AC边界飞出,求下方区域的磁感应强度应满足的条件; (3)若下方区域的磁感应强度B=3B0,粒子最终垂直DE边界飞出,求边界DE与AC 间距离的可能值. 考点四　带电粒子在有界磁场中的临界、极值问题 【审题突破】 粒子垂直DE飞出,即垂直AC,粒子从AC到DE最少也得完成一个完整的运动,粒子的运动是一个完整运动的整数倍 粒子最终垂直DE边界飞出 粒子运动到AC边界与AC相切是临界条件 粒子不从AC边界飞出 从P到Q的圆周运动中的几何关系求出轨道半径 求粒子射入时的速度大小 突破方略 问题核心 提炼问题核心 速度不变 从上方磁场进入下方磁场 粒子运动过程只受洛伦兹力 不考虑粒子重力 获取信息 隐含条件 挖掘隐含条件 洛伦兹力提供向心力,粒子做匀速圆周运动,圆心在AC上 粒子从P点垂直于AC边界射入上方区域 粒子不会从上边和下边射出,只能从两边射出 无限长的竖直边界AC和DE 获取信息 关键词 细审题干关键 【考点过关】 [长度及时间的极值问题](2016·福建漳州二模)(多选)如图所示边长为L的正方形abcd内有垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一束速率不同的带正电粒子从左边界ad中点P垂直射入磁场,速度方向与ad边夹角θ= 30°,已知粒子质量为m、电荷量为q,粒子间的相互作用和粒子重力不计.则下列说法正确的是(　 　) AD ︱高中总复习︱二轮·物理 ︱高中总复习︱二轮·物理 专题七　电场和磁场 带电粒子在有界磁场中的运动 6 选择 18 等势面的特点 6 选择 15 Ⅲ卷 带电粒子在有界磁场中的偏转、曲线运动 6 选择 18 点电荷电场特点、曲线运动轨迹与受力、电场力做功 6 选择 15 Ⅱ卷 带电体在匀强电场中的运动 6 选择 20 平行板电容器所带电荷量、 板间电场强度 6 选择 14 Ⅰ卷 2016 带电粒子在电场中的类平抛 运动、速度的分解、动能定理 12 计算 24 带电粒子在两个