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1、高考物理大二輪專題復習 知識回扣清單 倒數(shù)第7天 磁場和帶電粒子在磁場或復合場中的運動
1.磁場的基本性質(zhì)是什么?安培定則和左手定則有何區(qū)別?
答案 (1)磁場是一種物質(zhì),存在于磁體、電流和運動電荷周圍,產(chǎn)生于電荷的運動,磁體、電流和運動電荷之間通過磁場而相互作用.
(2)兩個定則:①安培定則:判斷電流周圍的磁場方向.
②左手定則:判斷電流或運動電荷在磁場中的受力方向.
2.通電導線在磁場中一定受到力的作用嗎?磁場對電流的力的作用有什么特點?
答案 當通電導線放置方向與磁場平行時,磁場對通電導線無力的作用.除此以外,磁場對通電導線有力的作用.當I⊥B時,磁場對電流的作用為安培力F=
2、BIL,其中L為導線的有效長度,安培力的方向用左手定則判斷,且安培力垂直于B和I確定的平面.
3.帶電粒子在磁場中的受力情況有何特點?洛倫茲力的大小與哪些物理量有關,它的方向如何判定?洛倫茲力為什么不做功?
答案 (1)磁場只對運動電荷有力的作用,對靜止電荷無力的作用.磁場對運動電荷的作用力叫洛倫茲力.
(2)洛倫茲力的大小和方向:其大小為F洛=qvBsin θ,注意:θ為v與B的夾角.F洛的方向仍由左手定則判定,但四指的指向應為正電荷運動的方向或負電荷運動方向的反方向.
(3)因為洛倫茲力的方向總是垂直于速度方向,所以洛倫茲力不做功.
4.分析帶電粒子在磁場中的勻速圓周運動問題的基
3、本思路和方法是怎樣的?
答案 (1)圓心的確定:因為洛倫茲力F洛指向圓心,根據(jù)F洛⊥v,畫出粒子運動軌跡上任意兩點的(一般是射入和射出磁場的兩點)F洛的方向,沿兩個洛倫茲力F洛的方向畫其延長線,兩延長線的交點即為圓心,或利用圓心位置必定在圓中任意一根弦的中垂線上,作出圓心位置.
(2)半徑的確定和計算:利用平面幾何關系,求出該圓的可能半徑(或圓心角).
(3)粒子在磁場中運動時間的確定:利用回旋角α(即圓心角)與弦切角的關系,或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°計算出圓心角α的大小,由公式t=T可求出粒子在磁場中運動的時間.
(4)注意圓周運動中有關的對稱規(guī)律:如從同一邊界射入的粒子,從同
4、一邊界射出時,速度與邊界的夾角相等;在圓形磁場區(qū)域內(nèi),沿徑向射入的粒子,必沿徑向射出.
5.當帶電粒子在電場中分別做勻變速直線運動、類平拋運動和一般曲線運動時,通常用什么方法來處理?
答案 (1)當帶電粒子在電場中做勻變速直線運動時,一般用力的觀點來處理(即用牛頓運動定律結合運動學公式);
(2)當帶電粒子在電場中做類平拋運動時,用運動的合成和分解的方法來處理;
(3)當帶電粒子在電場中做一般曲線運動時,一般用動能定理或能量的觀點來處理.
6.復合場通常指哪幾種場?大體可以分為哪幾種類型?處理帶電粒子在復合場中運動問題的思路和方法是怎樣的?
答案 (1)復合場及其分類
復合場是指
5、重力場、電場、磁場并存的場,在力學中常有四種組合形式:①電場與磁場的復合場;②磁場與重力場的復合場;③電場與重力場的復合場;④電場、磁場與重力場的復合場.
(2)帶電粒子在復合場中運動問題的處理方法
①正確分析帶電粒子的受力及運動特征是解決問題的前提.
②靈活選用力學規(guī)律是解決問題的關鍵
當帶電粒子在復合場中做勻速直線運動時,應根據(jù)平衡條件列方程求解.
當帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動時,往往同時應用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解.
當帶電粒子在復合場中做非勻速曲線運動時,應選用動能定理或能量守恒定律列方程求解.
7.回旋加速器加速帶電粒子時,是不是加速電壓越大,粒子獲得的動能越大,粒子回旋的時間越短?
答案 設粒子的最大速度為vm,由qvB=知vm=,則粒子的最大動能Ekm=mv=.故對同種帶電粒子,帶電粒子獲得的最大動能由磁感應強度B和D形盒的半徑?jīng)Q定.
粒子每加速一次獲得的動能ΔEk0=qU,帶電粒子每回旋一周被加速兩次,增加的動能ΔEk=2qU,則達到最大動能的回旋次數(shù)n==,若不考慮在電場中加速的時間,帶電粒子在磁場中回旋的總時間t=nT=·=,故對同種帶電粒子,加速電壓越大,粒子回旋的時間越短.