新教材高中物理第一章磁场章末小结与素养评价课件粤教版选择性必修第二册

这是一份2022秋新教材高中物理第一章磁场章末小结与素养评价课件粤教版选择性必修第二册，共39页。

第一章　磁 场一、主干知识成体系二、迁移交汇辨析清一、带电粒子在复合场中的运动1．复合场的分类(1)叠加场：重力场、磁场、电场中三者或任意两者共存的场。(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或相邻或相离，电场、磁场交替出现。2．受力分析 带电粒子在重力场、电场、磁场中运动时，其运动状态的改变由粒子受到的合力决定，因此，对带电粒子进行受力分析时必须注意以下几点。(1)是否考虑重力 ①对于微观粒子，如电子、质子、离子等，若无特殊说明，一般不考虑重力；对于宏观带电物体，如带电小球、尘埃、油滴、液滴等，若无特殊说明，一般需要考虑重力。 ②对于题目中明确说明需要考虑重力的题目必须考虑重力。 ③不能直接判断是否需要考虑重力的，在进行受力分析和运动分析时，由分析结果确定是否考虑重力。(2)场力分析(3)受力分析的顺序 先场力(包括重力、电场力、磁场力)，后弹力，再摩擦力，最后其他力。(4)分析方法 ①正交分解法 将所有力分解到两个互相垂直的方向上，分别应用牛顿第二定律列出方程，然后对研究对象的运动进行分解。可将曲线运动转化为直线运动来处理，结合运动学的特点，根据相关条件和规律列出方程进行求解。 ②等效重力法 在匀强电场和重力场复合的情况下，电场力和重力均为恒力，则其合力也是一个恒力，可以将这个合力等效为物体的“重力”来分析问题，“重力”的方向等效为“竖直向下”，用这种方法来分析复合场中圆周运动的临界问题及单摆的周期问题等比较简单。3．运动分析 带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及其初始状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析。(1)当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时，粒子将保持静止或做匀速直线运动。(2)当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做匀变速直线运动。(3)当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动。(4)当带电粒子所受合外力的大小、方向都不断变化时，粒子将做变速运动。[针对训练]1．(2021·广州高二检测)如图所示，两个平行金属板M、N间 为一个正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场方向由M板 指向N板，磁场方向垂直纸面向里，OO′为距离两极板相等且平行两极板的直线。一质量为m，电荷量为＋q的带电粒子，以速度v0从O点射入，沿OO′方向匀速通过场区，不计带电粒子的重力，则以下说法正确的是 (　　) A．电荷量为－q的粒子以v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 B．电荷量为2q的粒子以v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 C．保持电场强度和磁感应强度大小不变，方向均与原来相反，则粒子仍能匀 速通过场区 D．粒子以速度v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子仍能匀速通过场区2．如图甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在方向垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图乙所示)，电场强度的大小为E0，E>0表示电场方向竖直向上。t＝0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；(2)求电场变化的周期T；(3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值。二、带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题1．常用结论(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)当速率v一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。(3)当速率v变化时，圆心角大的，运动时间长，解题时一般要根据受力情况和运动情况画出运动轨迹的草图，找出圆心，再根据几何关系求出半径及圆心角等。(4)在圆形匀强磁场中，当带电粒子运动轨迹的半径大于磁场的半径，且入射点和出射点为磁场直径的两个端点时，轨迹对应的偏转角最大(所有弦长中直径最长)。2．分析临界问题的基本方法(1)数学方法和物理方法结合：如利用“矢量图”“边界条件”等求临界值，利用“三角函数”“不等式的性质”“二次方程的判别式”等求极值。(2)一个“解题流程”突破临界问题：(3)通过关键词找突破口：题干中常用“恰好”“最大”“至少”“不相撞”“不脱离”等词语对临界状态给以暗示，审题时，一定要抓住这些特定的词语挖掘其隐含的规律，找出临界条件。3．寻找临界点的两种有效方法(1)轨迹圆的缩放：当粒子的入射方向不变而速度大小可变时，粒子做圆周运动的轨迹圆圆心一定在入射点所受洛伦兹力所表示的射线上，但位置(半径R)不确定，用圆规作出一系列大小不同的轨迹圆，从圆的动态变化中即可发现“临界点”。(2)轨迹圆的旋转：当粒子的入射速度大小确定而方向不确定时，所有不同方向入射的粒子的轨迹圆是一样大的，只是位置绕入射点发生了旋转，从定圆的动态旋转(作图)中，也容易发现“临界点”。另外，要重视分析时的尺规作图，规范而准确的作图可突出几何关系，使抽象的物理问题更形象、直观。[典例2] 如图所示，两平行带电金属板M、N长度及间距均为2R，在两板间半径为R的圆形区域内有磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场，两板及左右侧边缘连线均与磁场边界恰好相切。一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子沿两板间中心线O1O2，从左侧O1点以初速度v0射入，沿直线通过圆形磁场区域，从右侧O2点射出，不计粒子重力。(1)求M、N板的带电性质及两板间电压U；(2)若两极板不带电，保持磁场不变，粒子仍沿中心线O1O2从左侧O1点射入，欲使粒子能从两板间射出，求射入的初速度v0应满足的条件。4．一质量为m，电荷量为q的带负电粒子，从A点射入宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场中，MN、PQ为该磁场的边界线，磁感线垂直于纸面向里，如图所示。带电粒子射入时的初速度方向与PQ成45°角，且粒子恰好没有从MN射出。(不计粒子的重力)求：(1)该带电粒子的初速度大小v0；(2)该带电粒子从PQ边界射出的射出点到A点的距离x。2．(2021·宁波高二检测)电磁流量计如图甲所示，它利用磁场对电荷的作用测出液体的流量，其原理可以简化为如图乙所示模型，液体内含有大量正、负离子，在竖直向下的匀强磁场作用下，从容器左侧流入，右侧流出。下列说法正确的是 (　　)A．离子受到竖直方向的洛伦兹力B．带负电离子与带正电离子受力方向相同C．上、下两侧面有电势差D．前、后两侧面有电势差解析：离子在磁场中运动会受到洛伦兹力，根据左手定则判断，带正电离子受到向后的洛伦兹力的作用，带负电离子受到向前的洛伦兹力作用，从而积聚在前、后两个侧面，形成电势差，故D正确。答案：D　3．(2020·山东等级考)某型号质谱仪的工作原理如图甲所示。M、N为竖直放置的两金属板，两板间电压为U，Q板为记录板，分界面P将N、Q间区域分为宽度均为d的Ⅰ、Ⅱ两部分，M、N、P、Q所在平面相互平行，a、b为M、N上两正对的小孔。以a、b所在直线为z轴，向右为正方向，取z轴与Q板的交点O为坐标原点，以平行于Q板水平向里为 x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立空间直角坐标系Oxyz。区域Ⅰ、Ⅱ内分别充满沿 x轴正方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小、电场强度大小分别为B和E。一质量为m，电荷量为＋q的粒子，从a孔飘入电场(初速度视为零)，经b孔进入磁场，过P面上的c点(图中未画出)进入电场，最终打到记录板Q上。不计粒子重力。(1)求粒子在磁场中做圆周运动的半径R以及c点到z轴的距离L；(2)求粒子打到记录板上位置的x坐标；(3)求粒子打到记录板上位置的y坐标(用R、d表示)；(4)如图乙所示，在记录板上得到三个点s1、s2、s3，若这三个点是质子11H、氚核13H、氦核24He的位置，请写出这三个点分别对应哪个粒子(不考虑粒子间的相互作用，不要求写出推导过程)。