高考物理二轮总复习精品课件 第二部分 专题三 第9讲 磁场性质及带电粒子在磁场中的运动.ppt

当0.5Rr1.5R时,粒子从半圆边界射出,将轨迹半径从0.5R逐渐增大,粒子射出位置从半圆顶端向下移动,轨迹对应的圆心角从π逐渐增大,当轨迹半径为R时,轨迹对应的圆心角最大,然后再增大轨迹半径,轨迹对应的圆心角减小,因此当轨迹半径等于R时轨迹对应的圆心角最大,即轨迹对应的最大拓展训练6(2021·重庆八中高三模拟)如图所示,半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,大量比荷为、速度大小范围为0~v0的粒子从PM和QK间平行于PM射入圆形磁场区域,PM与圆心O在同一直线上,PM和QK间距离为0.5R,已知从M点射入的速度为v0的粒子刚好从N点射出圆形磁场区域,N点在O点正下方,不计粒子重力以及粒子间的相互作用。(1)求圆形区域磁场的磁感应强度B及带电粒子电性。(2)求圆形区域内有粒子经过的面积。(3)①求粒子到达N点时速度方向与ON之间夹角θ的最大值;②挡板CN、ND下方有磁感应强度为2B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,ND=R,直线CD与圆形区域相切于N点,到达N点的粒子均能从板上小孔进入下方磁场,挡板ND绕N点在纸面内顺时针旋转,求ND板下表面上有粒子打到的区域长度l与板旋转角度α(0°≤α90°)之间的函数关系式。(3)①30°②l=Rcosα-Rcos(α+30°),其中0°≤α≤60°或l=Rcosα,其中60°≤α≤90°解析:(1)速度为v0的粒子从M点射入,从N点射出,轨道半径为R1,由几何关系可知R1=R由左手定则判断可得粒子带正电。(3)①如图,由几何关系可知,能到达N点的带电粒子速度均为v0,半径均为β=60°从K点入射带电粒子速度偏转角为60°,从M点入射带电粒子速度偏转角为90°,从N点出射的粒子速度与ON的夹角最大值为90°-β=30°。②挡板下方磁感应强度为2B,粒子均以速度v0进入(如图,其中H为圆2的圆△NFD中有lNF=lNDcosα=2R3cosα连接HG构成三角形,△NHG中有∠DNH=30°lNG=2R3cos(α+30°)ND板下表面被粒子打到的长度为l=lNF-lNG=Rcosα-Rcos(α+30°),其中0°≤α≤60°或l=Rcosα,其中60°≤α≤90°。新题演练?能力迁移1.(2021·浙江高三模拟)右图为直流电机的内部基本结构,给装置导入稳定的正向电压就能够使导线运转,对此下列说法正确的是()A.图示时刻左边的导线受到的安培力竖直向下B.在导线运转的整个周期内,有两段时间导线不受安培力的作用C.在导线运转的整个周期内,导线一直受安培力的作用D.对调磁体的位置与电池的正负极,导线将逆时针旋转B解析:由左手定则可知,图示时刻左边的导线受到的安培力竖直向上,A错误。由于换向片存在间隙,在导线运转的整个周期内,当两次转至竖直方向(与磁场垂直)时,导线无电流通过,不受安培力作用,故一个周期内有两段时间导线不受安培力的作用,B正确,C错误。同时对调磁体的位置与电池的正负极,导线受力与原来相同,仍顺时针旋转,D错误。2.(2022·湖北黄冈模拟)Ioffe-Prichard磁阱常用来约束带电粒子的运动。如图所示,四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过xOy平面,1、2、3、4直导线与xOy平面的交点成边长为2a的正方形且关于x轴和y轴对称,各导线中电流方向已标出,已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线的距离成反比。下列说法正确的是()A.直导线1、3之间的相互作用力为排斥力B.一垂直于纸面并从O点射入的粒子,将做匀速直线运动C.直导线1、2在O点的磁感应强度方向沿y轴正方向D.直导线2受到直导线1、3、4的作用力方向指向O点B解析:当导线中电流方向相同时,电流之间表现为吸引力,直导线1、3之间的相互作用力为吸引力,选项A错误。由安培定则并结合矢量叠加可知O点的磁感应强度为零,所以过O点垂直纸面的直线上各处的磁感应强度均为零,从O射入的粒子,将做匀速直线运动,选项B正确。根据安培定则可知,直导线1、2在O点的磁感应强度方向沿y轴负方向,选项C错误。若直导线1在直导线2处产生的安培力为F,根据力的合成可知,1、3对2处导线的安培力的合力为F,方向背离O点,而4对2处导线产生的安培力方向指向O点,大小小于F,所以直导线2受到直导线1、3、4的作用力方向背离O点,选项D错误。3.(2022·山东济宁三模)电磁炮的原理如图所示,两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,导轨平面内具有垂直于导轨平面的匀强磁场,带有炮弹的金属框架垂直放在导轨上,且始终与导轨保持良好接触。已知磁场的磁感应强度大小为B,电源的内阻为r,两导轨间距为l,金属框架和炮