【最新版】23届高考二轮专题复习【同步课件】专题五 磁场及粒子在复合场中的运动

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第一部分 专题整合提升专题五 磁场及粒子在复合场中的运动高考真题领航考向一 安培力作用下的平衡问题  CD图1 甲 乙 考向二 复合场在现代科技中的应用实例 B 图2 考向三 带电粒子在匀强磁场中的运动 图3          知识规律整合1.磁场对电流的作用力2.带电粒子在匀强磁场中的运动3.电场与磁场的组合应用实例相同4.电场与磁场的叠加应用实例高考题型突破高考题型1 磁场性质及安培力 图4（2）化电为磁：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁，如图乙。2.导体棒问题分析思路 图5 B  图6 A[解析] 导体棒受力如图所示， 高考题型2 带电粒子在匀强磁场中的运动 2.基本步骤：（1）画轨迹：依题意画出粒子运动轨迹，或可能的轨迹，找到临界情况的轨迹。（2）定圆心：入射点与出射点所受洛伦兹力方向的交点。（3）求半径或圆心角：由图7中几何关系求半径从而可求出速度，求圆心角从而可求出时间。图7  （4）磁场圆与轨迹圆半径相同时，以相同速率从同一点沿各个方向射入的粒子，出射速度方向相互平行，如图9。反之，以相互平行的相同速率射入时，会从同一点射出（即磁聚焦现象）。（3）沿半径方向射入圆形磁场的粒子，出射时亦沿半径方向，如图8。 图10           高考题型3 复合场在现代科技中的应用1.回旋加速器的原理交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，某粒子经电场加速，经磁场回旋，该粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒半径决定，与加速电压无关。2.电场与磁场叠加实例的基本分析思路一般以单个带电粒子为研究对象，在洛伦兹力和电场力平衡时做匀速直线运动达到稳定状态。 图11 D  图12 C   C图13  高考题型4 带电粒子在复合场中的运动1.叠加场明确粒子受几个力，结合运动情况，分析各力方向。（1）电场与磁场叠加：常见模型有速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件等。（2）电场、磁场、重力场叠加：无约束带电体在叠加场做直线运动时必为匀速直线运动；做圆周运动时必为匀速圆周运动，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力。2.组合场带电粒子依次经过各场，运动过程由各阶段不同性质的运动（圆周、类平抛、变速直线、匀速直线等）组合而成。（1）分析研究带电粒子在不同场区的运动。（2）分析与计算各阶段运动间连接点的速度大小与方向是解题关键。（3）画出全过程运动示意图很重要。3.交变场带电粒子进入周期性变化的电场或磁场，其运动随之做周期性变化。（1）分析清楚复合场一个周期内的粒子运动过程，找到粒子运动时间、位移、速度等的周期性变化规律。（2）画出运动过程的示意图，有助于分析。 图14        [答案] 见解析  图15       [答案] 见解析 专题限时训练（限时45分钟）1. （2021·江西南昌市3月第一次模拟）如图1所示，一通电直导线在竖直向上的匀强磁场中静止于光滑斜面上，电流方向垂直纸面向外。保持磁场强弱不变，仅把磁场方向按顺时针逐渐旋转，直至垂直斜面向上，若要通电导线始终保持静止，则应控制导线内的电流强度( )B图1A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大[解析] 磁场方向竖直向上时，导线所受安培力水平向左，受重力和支持力，三个力平衡，如图   B图2  图3 C 4. （2021·江苏南京市十三中教学质量调研）回旋加速器的结构如图4所示，带电粒子在两D形盒之间被电场加速，在两D形盒内做匀速圆周运动。下列说法正确的有( )图4A. D形盒的作用是静电屏蔽，使带电粒子在盒中做匀速圆周运动而不被电场干扰B. 在两D形盒之间所加交变电压的周期应等于带电粒子做匀速圆周运动周期的两倍C. 仅使加速电压增大，带电粒子获得的能量一定增大A   图5        图6（1） 该粒子的运动速率； [解析] 粒子在磁场中运动轨迹如图 （2） 匀强电场的场强大小；  （3） 粒子能击中抛物线的速率范围。   图7   甲  [解析] 去掉磁场，在电场力的作用下，粒子的轨迹如图乙所示。