【步步高】（新課標）2021屆高三物理二輪專題突破 倒數(shù)第7天 磁場和帶電粒子在磁場或復合場中的運動練習

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1、 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，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＝BIL，其中L為導線的

2、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本思路和方法是怎樣的？

3、 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，從同一邊界射出時，速度與邊

4、界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內，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 復合場是指重力場、電場、磁場并存

5、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． 3