高考物理二轮总复习精品课件 第3部分 题型指导考前提分 题型3 计算题.ppt

***********************************************-*-二、电磁学计算题热点例析一、带电粒子在电磁场中的运动例1在如图所示的xOy坐标系的第一象限的三角形区域AOB内有垂直于纸面向外的匀强磁场,将一质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点O以初速度v0垂直于AB射入磁场。已知A的坐标为(0,a),B的坐标为(3a,0)。-*-(1)欲使粒子能够再次经过x轴上的OB段,求磁场的磁感应强度B的最小值及在磁感应强度最小的情况下粒子在磁场中运动的轨迹方程。(2)在第(1)问中的磁感应强度B的情况下,在第四象限另有一矩形磁场,使粒子经过x轴后立即进入该磁场,然后粒子恰好从B点离开此矩形磁场返回到第一象限,求该磁场的最小面积(取=1.732)。-*-答案:见解析解析:(1)粒子进入磁场后的轨迹圆与磁场边界相切时,磁感应强度最小,如图甲所示。设此时粒子的轨道半径为R,-*-(2)如图乙所示,粒子进入第四象限矩形磁场区域时的速度方向与x轴正方向成60°角斜向下根据几何关系,有矩形磁场的最小面积S=CB·d=4.65×10-2a2。-*-技巧点拨(1)判定洛伦兹力的方向用左手定则,特别注意是负电荷的情况。(2)根据题意,认真审题,确定圆心和半径,画出轨迹示意图。(3)确定半径的方法:作出辅助线,构成直角三角形,利用勾股定理或函数关系进行求解。-*--*-它在电场中的运动时间为t1,第一次进入磁场的位置到原点O的距离为s1。由运动学公式有-*-s1=v1t1①-*--*--*-技巧点拨解决带电粒子在复合场中运动问题的突破口是合理选取研究过程,应用运动学公式和动力学公式求解。-*-拓展训练1(2021·全国卷甲)如图所示,长度均为l的两块挡板竖直相对放置,间距也为l,两挡板上边缘P和M处于同一水平线上,在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场,电场强度大小为E;两挡板间有垂直于纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为m,电荷量为q(q0)的粒子自电场中某处以大小为v0的速度水平向右发射,恰好从P点处射入磁场,从两挡板下边缘Q和N之间射出磁场,运动过程中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°,不计重力。(1)求粒子发射位置到P点的距离。(2)求磁感应强度大小的取值范围。(3)若粒子正好从QN的中点射出磁场,求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离。-*-解析:(1)如图所示,带电粒子做类平抛运动。-*-(2)若粒子从P点处射入磁场,从两挡板下边缘Q射出磁场,此时半径最小,磁感应强度最大,如图所示。-*-若粒子从P点处射入磁场,从两挡板下边缘N射出磁场,此时半径最大,磁感应强度最小,如图所示。-*-(3)如图所示,若粒子正好从QN的中点射出磁场,则由几何关系得-*-二、应用动力学和能量观点处理电磁感应问题例3如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜线框,为了检测出个别未闭合的不合格线框,让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框。已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直,MN与PQ间的距离为d,磁场的磁感应强度为B。各线框质量均为m,电阻均为R,边长均为l(ld);传送带以恒定速度v0向右运动,线框与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。线框在进入磁场前与传送带的速度相同,其右侧边平行于MN进入磁场,当闭合线框的右侧边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同。设传送带足够长,且在传送带上线框始终保持右侧边平行于磁场边界。对于闭合线框,求:-*-(1)线框的右侧边刚进入磁场时所受安培力的大小;(2)线框在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值;(3)从线框右侧边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对该闭合铜线框做的功。-*-答案:见解析解析:(1)闭合铜线框右侧边刚进入磁场时产生的电动势E=Blv0-*-(2)线框以速度v0进入磁场,在进入磁场的过程中,受安培力而减速运动;进入磁场后,在摩擦力作用下加速运动,当其右侧边到达PQ时速度又恰好等于v0。因此,线框右侧边刚进入磁场时,所受安培力最大,加速度最大,设为amax;线框全部进入磁场的瞬间速度最小,设此时线框的速度为vmin。线框右侧边刚进入磁场时,根据牛顿第二定律有F-μmg=mamax在线框完全进入磁场又加速运动到达边界P