新教材 高中物理第一章磁吃电流的作用章末素养培优课件教科版选择性必修第二册.pptx

章末素养培优(一);核心素养(一)——科学思维

一、带电粒子在有界匀强磁场中的运动

1．一条直线边界

特点：轨迹具有对称性，从同一直线边界进、出磁场时速度方向与边界的夹角相等．;例1(多选)如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电荷量均相同的正负离子(不计重力)，从点O以相同的速率先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正负离子在磁场中()

A．运动时间相同

B．运动轨道的半径相同

C．重新回到边界时速度的大小和方向相同

D．重新回到边界的位置与O点距离相等;?;2．平行边界

特点：粒子的速度不同，轨道半径不同，往往存在临界条件，其临界条件是轨迹与另一直线边界相切，如图所示．;?;?;3．圆形边界(进出磁场具有对称性)

(1)沿径向射入必沿径向射出，如图甲所示．

(2)不沿径向射入时，如图乙所示．

射入时粒子速度方向与半径的夹角为θ，射出磁场时速度方向与半径的夹角也为θ.;例3如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是()

A．三个粒子都带负电荷

B．c粒子运动速率最小

C．c粒子在磁场中运动时间最短

D．它们做圆周运动的周期TaTbTc;?;二、带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题

1．临界极值问题

(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．

(2)当速度v一定时，弧长越长，圆心角越大，则该带电粒子(不计重力)在有界磁场中运动的时间越长．

(3)一带电粒子(不计重力)在有界磁场中运动，当其速率v变化时，圆心角越大，运动时间越长．;例4如图所示，正方形abcd内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一束电子以大小不同的速度从a点沿ab方向射入磁场．不计电子的重力和电子间的相互作用．对于从c点和d点射出的电子，下列说法正确的是()

A．轨道半径之比为1∶2

B．线速度大小之比为1∶2

C．向心力大小之比为1∶2

D．在磁场中运动时间之比为1∶2;?;2．多解的几种情况

(1)带电粒子电性不确定???成多解：受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电，也可能带负电，在相同的初速度条件下，正、负粒子在磁场中运动的轨迹不同而形成多解．

(2)磁场方向不确定形成多解：带电粒子垂直进入方向不确定的匀强磁场时，其偏转方向不同而形成多解．

(3)运动的往复性形成多解：带电粒子在交变的磁场中运动时，运动往往具有周期性而形成多解．

(4)临界条件不唯一形成多解：带电粒子在有界磁场中运动时，因轨道半径不同而形成多解．;?;?;核心素养(二)——科学态度与责任(STSE问题)

速度选择器的同类型问题

磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的工作原理与速度选择器类似，不同之处是开始时无电场，当带电粒子在磁场中运动受到洛伦兹力后，向两极偏转，正、负电荷分别打在两极板上而形成电场，随着两板聚集的电荷增多，电场增大，最后电荷受到的电场力与洛伦兹力等大反向，而使带电粒子做匀速直线运动，即与速度选择器原理相同．;?;例6(多选)图为磁流体发电机的原理图．金属板P、Q之间的距离为d＝20cm，磁场的磁感应强度大小为B＝5T，方向垂直于纸面向里．现将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，整体呈中性)从左侧喷射入磁场，发现在P、Q两板间接入的额定功率为P＝100W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻为R＝100Ω，不计离子重力和发电机内阻，且认为离子均为二价离子，则下列说法正确的是()

A．金属板P上聚集负电荷，金属板Q上聚集正电荷

B．该发电机的电动势为100V

C．离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为1×103m/s

D．每秒钟有3.125×1018个离子打在金属板Q上;?;?;

例7(多选)如图所示是电磁流量计的示意图．圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场．当管中的待测液体从右向左流过磁场区域时，测出管壁上M、N两点间的电压U，就可以知道管中液体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体的体积)．已知管的直径为d，磁感应强度为B，则下列说法中正确的是()

A．管中待测液体必须是导电液体，流量计才能正常工作

B．M点电势一定高于N点的电势

C．污水中离子浓度越高，M、N两点间的电压U越大

D．M、N两点间的电压U与污水流量Q成正比;?;?;例8(多选)自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率．如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压．如图乙所示，电源输出电压为U1，当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差U2(前表面的电势低于后表面的电