磁场总结综合与拓展.docVIP

磁场总结、综合与拓展 一、知识地图 二、应考指要 带电粒子在磁场中的运动是中学物理中的重点内容，这类问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求，是考查考生多项能力的极好载体，因此历来是高考的热点、重点。带电粒子在复合场（电场、磁场、重力场）中的问题更是对学生提出了更高的要求，它是非曲直力学规律综合运用的具体体现，从试题的难度上看，多属于中等难度和较难的题，特别是只要有计算题出现就一定是难度较大的综合题。与现代科技密切相关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题有可能以科学技术的具体问题为背景，从实际问题中获取并处理信息，把实际问题转化成物理问题，提高分析解决实际问题的能力是教学中的重点。当定性讨论这类问题时，试题常以选择题的形式出现，定量讨论时常以计算题的形式出现，计算题还常常成为试卷的压轴题。 三、好题精析 例1空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示已知一离子在电场力和洛兹力作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零C为运动的最低点重力，　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 A.离子带　　B. AB点位于同一高度　　C. 离子C点时速度最大　　D. 离子到达B点后，将沿原曲线返回A点点评 判断洛伦兹力的方向，要带电粒子的受力情况和运动情况来分析；判断粒子速度变化时，从电场力做功考虑。 例2m、带电量为－q的带电微粒在此区域恰好作速度大小为v的匀速圆周运动。（重力加速度为g） （1）求此区域内电场强度的大小和方向。 （2）若某时刻微粒运动到场中距地面高度为H的P点，速度与水平方向成45°，如图所示。则该微粒至少须经多长时间运动到距地面最高点？最高点距地面多高？ (3)在（2）问中微粒又运动P点时，突然撤去磁 场，同时电场强度大小不变，方向变为水平向右，则该微粒运动中距地面的最大高度是多少？ 解析 （1）带电微粒在做匀速圆周运动，电场力与重力应平衡，因此： mg=Eq ① 解得： ② 方向： 竖直向下 （2）粒子作匀速圆周运动，轨道半径为R，如图11.5-3所示。 ③ 最高点与地面的距离为： ④ 解得： ⑤ 该微粒运动周期为： ⑥ 运动到最高点所用时间为： ⑦ （3）设粒子升高度为h，由动能定理得： ⑧ 解得： ⑨ 微粒离地面最大高度为： ⑩ 点评 本题考查带电粒子在电场、磁场、重力场中受三力作用做匀速度圆周运动的规律，由于电场力重力做功只与位置有关，因而电场力必定与重力平衡。运用运动合成与分解的方法并结合功能关系去求解。 例A． B． C． D． （2）匀强磁场的方向是 。 （3）磁感应强度B的大小是多少？ 解析（1）由带电粒子在电场中做类平抛运动，易知，且则E= 故选C （2）由左手定则，匀强磁场的方向为垂直纸面向里。 （3）根据粒子在电场中运动的情况可知，粒子带负电。粒子在电场中做类平抛运动，设到达N点的速度为v，运动方向与x轴负方向的夹角为θ，如图所示。 由动能定理得 将（1）式中的E代入可得 所以θ=45° 粒子在磁场中做匀速圆周运动，经过P点时速度方向也与x轴负方向成45°角。 则OP=OM=L NP=NO+OP=3L 粒子在磁场中的轨道半径为R=Npcos45°= 又 解得 点评：带电粒子的复杂运动常常是由一些基本运动组合而成的。掌握基本运动的特点是解决这类问题的关键所在。该题中，粒子在匀强磁场中运动轨迹的圆心不在y轴上，注意到这一点是很关键的。 例4 如图11.4-5是磁流体发电机原理示意图．设平行金属板间距为d，发电通道长为a、宽为b，其间有匀强磁场，磁感应强度为B，导电流体的流速为v，电阻率为，负载电阻为R，导电流体从一侧沿垂直磁场且与极板平行方向射入极板间，求： （1）该发电