【步步高】（新課標(biāo)）2021屆高三物理二輪專題突破 倒數(shù)第7天 磁場(chǎng)和帶電粒子在磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)

倒數(shù)第7天磁場(chǎng)和帶電粒子在磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1磁場(chǎng)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(chǎng)是一種物質(zhì)，存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍，產(chǎn)生于電荷的運(yùn)動(dòng)，磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷之間通過(guò)磁場(chǎng)而相互作用(2)兩個(gè)定則：安培定則：判斷電流周圍的磁場(chǎng)方向左手定則：判斷電流或運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力方向2通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到力的作用嗎？磁場(chǎng)對(duì)電流的力的作用有什么特點(diǎn)？答案當(dāng)通電導(dǎo)線放置方向與磁場(chǎng)平行時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線無(wú)力的作用除此以外，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用當(dāng)IB時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用為安培力FBIL，其中L為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)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(chǎng)中的受力情況有何特點(diǎn)？洛倫茲力的大小與哪些物理量有關(guān)，它的方向如何判定？洛倫茲力為什么不做功？答案(1)磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，對(duì)靜止電荷無(wú)力的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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 ，注意：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(yīng)為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向的反方向(3)因?yàn)槁鍌惼澚Φ姆较蚩偸谴怪庇谒俣确较?，所以洛倫茲力不做?分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路和方法是怎樣的？答案(1)圓心的確定：因?yàn)槁鍌惼澚洛指向圓心，根據(jù)F洛v，畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上任意兩點(diǎn)的(一般是射入和射出磁場(chǎng)的兩點(diǎn))F洛的方向，沿兩個(gè)洛倫茲力F洛的方向畫(huà)其延長(zhǎng)線，兩延長(zhǎng)線的交點(diǎn)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(jì)算：利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)(3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：利用回旋角(即圓心角)與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°計(jì)算出圓心角的大小，由公式tT可求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(4)注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)的對(duì)稱規(guī)律：如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出5當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中分別做勻變速直線運(yùn)動(dòng)、類平拋運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常用什么方法來(lái)處理？答案(1)當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用力的觀點(diǎn)來(lái)處理(即用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式)；(2)當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法來(lái)處理；(3)當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中做一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能定理或能量的觀點(diǎn)來(lái)處理6復(fù)合場(chǎng)通常指哪幾種場(chǎng)？大體可以分為哪幾種類型？處理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的思路和方法是怎樣的？答案(1)復(fù)合場(chǎng)及其分類復(fù)合場(chǎng)是指重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)并存的場(chǎng)，在力學(xué)中常有四種組合形式：電場(chǎng)與磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)；磁場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)；電場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)；電場(chǎng)、磁場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)(2)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理方法正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特征是解決問(wèn)題的前提靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問(wèn)題的關(guān)鍵當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列方程求解當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做非勻速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)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(shí)，是不是加速電壓越大，粒子獲得的動(dòng)能越大，粒子回旋的時(shí)間越短？答案設(shè)粒子的最大速度為vm，由qvB知vm，則粒子的最大動(dòng)能Ekmmv.故對(duì)同種帶電粒子，帶電粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒的半徑?jīng)Q定粒子每加速一次獲得的動(dòng)能Ek0qU，帶電粒子每回旋一周被加速兩次，增加的動(dòng)能Ek2qU，則達(dá)到最大動(dòng)能的回旋次數(shù)n，若不考慮在電場(chǎng)中加速的時(shí)間，帶電粒子在磁場(chǎng)中回旋的總時(shí)間tnT·，故對(duì)同種帶電粒子，加速電壓越大，粒子回旋的時(shí)間越短3