1　能量量子化课件配套优秀

2014届江苏省淮安中学高三物理一轮复习学案——

3-1 恒定电流

编制：姜中祥

描绘小灯泡的伏安特性曲线

【高考考点】

1、描绘小灯泡的伏安特性曲线

【学习目标】

1、掌握实验中采用的电路及要测量的数据

2、掌握曲线的描绘方法及发现非线性的特性

【学习重点】

描绘小灯泡的伏安特性曲线

【学习难点】

电表的内外接

供电电路的选择

一、实验目的

1．描绘小灯泡的伏安特性曲线．

2．分析伏安特性曲线的变化规律．

二、实验原理

1．用________测出流过小灯泡的电流，用________测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用________的曲线将这些点连接起来

2．电路的选择：本实验用伏安法测量在不同电压下灯丝的电流和电压，描绘出伏安特性曲线．由于使用的小灯泡是“3.8 V，0.3 A”的，正常发光时灯丝电阻约为13 Ω，阻值较小，因此应该用电流表________电路；由于要测小灯泡在不同电压下的电流、电压，电压取值范围要尽量大，因此滑动变阻器应该用________接法电路．电路图如图所示．

三、实验器材

学生电源(4～6 V直流)、小灯泡“4 V，0.7 A”或“3.8 V，0.3 A”、电流表(内阻较小)、电压表(内阻很大)、开关和导线、____________、坐标纸、铅笔．

四、实验步骤

1．确定电流表、电压表的量程，照图1连好电路．(注意开关应______，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为____) 2．闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压U和电流I的值．

3．用同样的方法测量并记录约12组U值和I值．

4．断开开关S，整理好器材．

5．在坐标纸上，以U为横坐标、I为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，连接各点得到I－U图线．(注意：连接各点时，不要出现折线) 五、数据处理

根据测量的数据把电压表和电流表的各组数据填入下表中，然后作出I－U图线

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3-1 恒定电流

编制：姜中祥

次数

电压U/V 电流I/A 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11

12

六、实验结论

描绘出的图线是一条______．它的斜率随电压的增大而______，这表明小灯泡的电阻随电压(温度)升高而______．灯丝的电阻率随温度的升高而增大．灯丝不发光时温度是室温，正常发光时温度很高，其电阻率的变化是很显著的，所以灯丝的阻值随小灯泡两端电压的升高而明显增大，其I－U图线不再是过原点的直线．

七、误差分析

1．测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值大．

2．描绘I－U图线时作图不准确造成的偶然误差．

3．测量时读数不准确和在坐标纸上描点不准确引起的误差．

【新课学习】

1、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：

I/(A) U(V) 0.12 0.20 0.21 0.40 0.29 0.60 0.34 0.80 0.38 1.00 0.42 1.20 0.45 1.40 0.47 1.60 0.49 1.80 0.50 2.00 （1）在左下框中画出实验电路图．可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0～10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干．

（2）在右下图中画出小灯泡的U—I曲线．

（3）若将该小灯泡接在电动势是1.5V，内阻是2.0Ω的电池两端，小灯泡的实际功率是多少?（简要叙述你的方法，若需作图，可直接画在图中）

2、如图甲所示，为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I—U特性曲线的实验电路图． ⑴

根据电路图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路连接完整．

⑵

开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于 端（选填“A”、“B”或“AB中间”）

⑶

实验中测得有关数据如下表：

U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80

I/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.26 0.27

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3-1 恒定电流

编制：姜中祥

测定电源电动势和内阻

【高考考点】

1、测定电源电动势和内阻

【学习目标】

1、掌握测定电源的电动势和内电阻的方法

2、学会处理实验数据的方法

3、学会误差分析的方法，掌握减少实验误差的方法

【学习重点】

测定电源的电动势和内电阻的方法

【学习难点】

1、测定方法2、数据处理

一、实验目的

1、掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法与原理

2、掌握用U-I图象处理数据的方法

二、实验原理

本实验的依据是闭合电路的欧姆定律，实验电路如图所示．

1．公式法：改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U、I值，由U＝I1U2－I2U1U2－U1________可得E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，解之E＝、r＝，多测几I1－I2I1－I2组数据，分

别求出几组电动势E和r的值，然后求出它们的平均值．

2．图象法：改变R的阻值，多测几组U、I值．实验中至少测出6组U、I值，且变化范围要大些，然后在U－I坐标系中描点作图，所得直线与纵轴的交点即为____________，图线______的绝对值即为内阻r的值．如图所示．

三、实验器材

电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸．

四、实验步骤

1、电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按图连接好电路; 2、把变阻器的滑片移到使阻值最大的一端; 3、闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(I、U),用同样方法测量几组I、U值,记录在自己设计的表格中; 4、打开电键,整理好器材; 5、处理数据,用作图法求出电动势和内阻的值. 五、数据处理

(1)断开开关，拆除电路整理好器材．

(2)取坐标纸，以______为横轴，____________为纵轴，描绘出所记录的各组I、U值的对应点，连成U－I图线．延长U－I图线，它与坐标轴有两个交点，读取

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3-1 恒定电流

编制：姜中祥

(2)该同学实验中记录的6组对应的数据如下表，试根据表中数据在上图中描点画出U－I图线；由图线可得，“水果电池”的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.

I/mA 4.0 5.0 8.0 10.0 12.0 14.0 U/V 3.04 2.85 2.30 1.90 1.50 1.14 (3)实验测得的“水果电池”的电动势和内阻与真实值相比，

E测________E真，r测________r真(选填“大于”、“小于”或“等于”)．

3、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6 A，内阻rg＝0.1 Ω)和若干导线．

(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图中器件的连接方式，画线把它们连接起来．

(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如图2所示．处1理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数；再I1制作R－坐标图，如图3所示，图中已标注出了(R，I1)的几个与测量对应的坐标点，请你将与图2实验数I据对应的坐标点也标注在图上．

(3)在图3上把描绘出的坐标点连成图线．

(4)根据图3描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.

4、某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5 Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图

(a)所示．

(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接．

(2)请完成下列主要实验步骤：

①检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图(c)所示．读得电阻值是________；

②将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49 V. ③将开关S2________，电压表的示数是1.16 V；断开开关S1.

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3-1 恒定电流

编制：姜中祥

(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是________(计算结果保留二位有效数字)．

(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏________(填“大”或“小”)．

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3-1 磁场

编制：姜中祥

磁场

磁感应强度和磁感线

【高考考点】

1、磁场

2、磁感应强度

3、磁感线

【学习目标】

1、知道磁场及其基本性质

2、理解磁感应强度概念

3、知道常见磁场的磁感线分布

【学习重点】

磁感应强度

【学习难点】

磁感应强度

【课前检测】

一、电流的磁效应

1、奥斯特实验

将导线沿________方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动．

2、奥斯特实验发现了__________________，首次揭示了______________的联系．

二、磁场

1、磁体、通电导体周围都存在着磁场．

2、同名磁极相互排斥，异名磁极________．

3、磁体与____________之间，磁体与__________之间，通电导体与____________之间的相互作用，都是通过__________发生的．磁场是物质存在的一种特殊形式．

三、磁感应强度

1、物理学中，用________来描述磁场的强弱．

2、定义式：________

，其中IL是很短的一段通电导线的长度与其电流的乘积，叫________

，可以认为是类似于电场中检验电荷的一个检验磁场情况的工具．

3、单位：________，符号是T，1 T＝________.

4、磁感应强度的方向

放入磁场中的小磁针，在磁场中受力将会转动．小磁针静止时，________所指的方向规定为该点的磁感应强度方向，简称为__________．

四、磁感线

1、定义：如果在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的____________的方向一致．

2、特点：磁感线的疏密程度表示__________，磁场强的地方磁感线密，磁场弱的地方__________．

3、几种常见的磁场

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3-1 磁场

编制：姜中祥

（1）通电直导线：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与__________一致，弯曲的四指所指的方向就是________环绕的方向．

（2）通电环形导线和通电螺线管：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线_______________________磁感线的方向或螺线管__________磁感线的方向．

五、匀强磁场

1、定义：____________

处处相同的磁场．

2、磁感线：间隔相同的____________ ．

【新课学习】

1、物理实验都需要有一定的控制条件.奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响.关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是

（ ）

A、该实验必须在地球赤道上进行 B、通电直导线应该竖直放置

C、通电直导线应该水平东西方向放置 D、通电直导线应该水平南北方向放置

2、关于磁感应强度，下列说法中正确的是（

）

A、由BF可知，B与F成正比，与IL成反比

ILB、通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零

C、通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场，即B＝0 D、磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关

3、关于磁感应强度的说法中正确的是（

）

A、磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针静止时N极的指向相同

B、某点的磁场方向就是该点的磁感应强度的方向

C、磁感应强度的大小与放入磁场的电流元有关

D、某点的磁感应强度的大小与磁场本身有关，与放入磁场的电流元无关

4、将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图象能正确反映各量间关系的是(

)

5、关于磁感线，下列说法中正确的是

（ ）

A．两条磁感线可以相交 B．磁感线是磁场中实际存在的线

C．磁感线总是从N极出发，到S极终止 D．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱

6、下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是（

）

I B

I B I B I B A B C D

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3-1 磁场

编制：姜中祥

7、一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过静止的小磁针正上方，这时磁针的N极向纸外方向偏转，这一束带电粒子可能是（

）

A、向右飞行的正离子束

B、向左飞行的正离子束

C、向右飞行的负离子束

D、向左飞行的负离子束

8、如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(

) A．a、b两点磁感应强度相同

B．c、d两点磁感应强度大小相等

C．a点磁感应强度最大

D．b点磁感应强度最大

9、如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为(

)

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3-1 磁场

编制：姜中祥

磁场对电流的作用

【高考考点】

1、安培力的大小和方向

【学习目标】

1、掌握安培力的大小和方向的判定

2、能够利用安培力解决平衡问题

【学习重点】

安培力

【学习难点】

安培力的应用

【课前检测】

一、安培力的方向

1、安培力：通电导线在________

中受的力．

2、决定安培力方向的因素：________

和磁感应强度方向．

3、左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让________从掌心进入，并使四指指向________，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受________的方向．

4、安培力的特点

F⊥B，F⊥I，即F垂直于______决定的平面．

5、平行通电导线间的作用力：电流方向相同，两导线相互________________，电流方向相反，两导线相互________．

二、安培力的大小

1、当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为：

F＝________

. 2、当磁感应强度B的方向与通电导线平行时，导线受力F＝________. 3、当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，F＝________. θ为B与I的夹角．

【新课学习】

1、以下各图画出了通电导线在磁场中所受磁场力F方向，导线中电流I方向以及磁场方向之间的关系，其中正确的是

（ ）

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3-1 磁场

编制：姜中祥

2、图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里．在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是（

）

A．向上

B．向下

C．向左 D．向右

4、倾角为α的导电轨道间接有电源，轨道上静止放有一根金属杆ab.现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，磁感应强度B逐渐增加的过程中，ab杆受到的静摩擦力可能( ) A．逐渐增大 B．逐渐减小

C．先增大后减小 D．先减小后增大

5、如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1m.PM间接有一个电动势为E＝6V，内阻r＝1Ω的电源和一只滑动变阻器．导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，求为使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值为多大？设最大静摩擦力与滑动摩擦力相2等，导轨与棒的电阻不计．(g取10m/s)

6、质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小

7、如图所示，质量m=0.1kg、电阻不计的金属杆ab放在宽l=1m，倾角θ=370的导轨上，导轨电阻不计，其上端接电动势为E=3V、内阻r=1Ω的直流电源和一可变电阻R。磁感应强度B=0.5T的匀强磁场垂直导轨平面向上，金属杆ab与导轨间的最大静摩擦力f=0.4N。欲使

ab棒静止在导轨上不动，求可变电阻R的取值范围。

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3-1 磁场

编制：姜中祥

磁场对运动电荷的作用

【高考考点】

1、洛伦兹力的大小和方向

【学习目标】

1、掌握洛伦兹力的大小和方向的判定

2、能够分析带电粒子在匀强磁场中的运动问题

【学习重点】

洛伦兹力

【学习难点】

电粒子在匀强磁场中的运动

【课前检测】

一、洛伦兹力

1、定义：______________在磁场中所受的力．

2、与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的_____________，而洛伦兹力是安培力的微观本质．

二、洛伦兹力的方向和大小

1、洛伦兹力的方向

(1)左手定则

伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内．让______________从掌心进入，并使四指指向________________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受______________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向______

．

(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都______________，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．

2、洛伦兹力的大小

(1)一般公式：F＝qvBsin

θ，其中θ为________方向与________方向的夹角．

(2)当________时，F＝qvB.

(3)当________时，F＝0.

【新课学习】

1、关于安培力和洛伦兹力，下面说法中正确的是(

) A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力

B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力

C．安培力和洛伦兹力，二者是等价的

D．安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功

2、在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断正确的是（ ）

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3-1 磁场

编制：姜中祥

3、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。如图所示，把电子射线管（阴极射线管）放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是（ ）

A．向上 B．向下

C．向左 D．向右

4、如图，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（

）

A．向纸内偏转

B．向纸外偏转

C．向上偏转

D．向下偏转

5、一个质量为m、电荷量为q的粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是(

) A．它所受的洛伦兹力是恒定不变的

B．它的速度是恒定不变的

C．它的速度与磁感应强度B成正比

D．它的运动周期与速度的大小无关

6、如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示．现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则(

) A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0

B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0

C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0

D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0

7、如图，光滑的水平桌面处在竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放一根一端开口、内壁光滑的绝缘细管，细管封闭端有一带电小球，小球直径略小于管的直径，细管的中心轴线沿y轴方向。在水平拉力F作用下，细管沿x轴方向作匀速运动，小球能从管口处飞出。小球在离开细管前的运动加速度a、拉力F随时间t变化的图象中，正确的是（

）

8、如图所示，在y＜0的区域存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy平面并指向纸外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴正方向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L。

q求该粒子的比荷.

m

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3-1 磁场

编制：姜中祥

带电粒子在匀强磁场中运动（1）

【高考考点】

1、洛伦兹力的大小和方向

【学习目标】

1、掌握洛伦兹力的大小和方向的判定

2、能够分析带电粒子在有界磁场中的运动问题

【学习重点】

洛伦兹力

【学习难点】

电粒子在有界中磁场中的运动

【课前检测】

1、如图，水平导线中有恒定电流I通过，导线正下方的电子初速度方向与电流方向相同，则电子的可能运动情况是

（ ） A．沿路径a运动 B．沿路径b运动 C．沿路径c运动 D．沿路径d运动

2、一个带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子经过的轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可以近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变），从图中可以确定粒子的运动方向和电性是（

）

A、粒子从a到b，带负电

B、粒子从b到a，带负电

C、粒子从a到b，带正电

D、粒子从b到a，带负电

【新课学习】

1、如图MN上方有磁感应强度为B、垂直纸面向外的有界匀强磁场，一带负电质量为m，电荷量为q的粒子从O以与MN成60°角射入磁场，速度为v

，不计粒子的重力，则

（1）它从磁场中射出时距O点多远？

60°

（2）它从射入到射出需多长时间？

O M N （3）在磁场中运动时离MN最大距离为多大？

2、如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大)，一对正负电子分别以相同的速度沿与x轴成30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动的时间之比为

(

) A．1∶

3

B．1∶2

C．1∶1

D．2∶1

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3-1 磁场

编制：姜中祥

3、如图所示，宽为d的有界匀强磁场的边界为PQ、MN，一个质量为m，带电量为-q的微粒子沿图示方向以速度v0垂直射入磁场，磁感应强度为B，要使粒子不能从边界MN射出，粒子的入射速度v0的最大值是多大？

4、如图所示，一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是________，穿透磁场的时间是__________

．

5、长为L水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图4所示，磁感应强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度V射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是：( )

A.使粒子的速度vBql B.使粒子的速度v5Bql

4m4mC.使粒子的速度vBql D.使粒子的速度Bqlv5Bql

m4m4m

6、如图所示，分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。电量为q、质量为m的带正电的粒子从磁场边缘A点沿圆的半径AO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角。试确定：

（1）粒子做圆周运动的半径；

（2）粒子的入射速度；

7、如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出，∠AOB=120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为（

）

A．2πr/3v0

C．πr/3v0

B．23πr/3v0

D．3πr/3v0

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3-1 磁场

编制：姜中祥

带电粒子在匀强磁场中运动（2）

【高考考点】

1、洛伦兹力的大小和方向

【学习目标】

1、掌握洛伦兹力的大小和方向的判定

2、能够分析带电粒子在有界磁场中的运动问题

【学习重点】

洛伦兹力

【学习难点】

电粒子在有界中磁场中的运动

【新课学习】

1、如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，P为屏上的一小孔，PC与MN垂直.一群质量为m、带电荷量为－q的粒子(不计重力)以相同的速率v从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域，粒子的入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内.求在屏MN上被粒子打中的区域的长度.

2、如图

(a)所示，在以O为圆心，内外半径分别为R1和R2的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差U为常量，R1＝R0，R2＝3R0.一电荷量为＋q，质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域，不计重力．

(1)已知粒子从外圆上以速度v1射出，求粒子在A点的初速度v0的大小．

(2)若撤去电场，如图

(b)，已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度v2射出，方向与OA延长线成45°角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间．

(3)在图

(b)中，若粒子从A点进入磁场，速度大小为v3，方向不确定，要使粒子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？

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3-1 磁场

编制：姜中祥

3、如图所示，电子源S能在图示纸面上360度范围内发射速率相同的电子（质量为m、电量为e），MN是足够大的竖直挡板，与S的水平距离OS=L，挡板左侧是垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场。

（1）、要使放射的电子能到达挡板，电子的速度至少为多大？

（2）、若S发射的电子速率为eBL/m时，挡板被电子击中的范围有多大？

4、电子质量为m，电荷量为e，从坐标原点O处沿xOy平面射入第一象限，射入时速度方向不同，速度大小均为v0，如图所示．现在某一区域加一方向向外且垂直于xOy平面的匀强磁场，磁感应强度为B，若这些电子穿过磁场后都能垂直射到荧光屏MN上，荧光屏与y轴平行，求：

(1)荧光屏上光斑的长度；

(2)所加磁场范围的最小面积．

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3-1 磁场

编制：姜中祥

带电粒子在复合场中运动（1）

【高考考点】

1、带电粒子在复合场中运动

【学习目标】

1、能够分析带电粒子在组合场中的运动问题

【学习重点】

带电粒子在组合场中运动

【学习难点】

回旋加速器

【课前检测】

一、回旋加速器

(1)构造图：如图所示

回旋加速器的核心部件是两个________．

(2)周期：粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期_______

．

(3)最大动能：

mv212q2B2R2由qvB＝和Ek＝mv得Ek＝________，当r＝R时，有最大动能Ekm＝r22m(R为D形盒的半径)，即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q、m、B、R有关，与加速电压无关

【新课学习】

1、回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。则下列说法正确的是

（

）

A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR

B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关

C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值

D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子

2、1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。

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3-1 磁场

编制：姜中祥

（1）求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；

（2）求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ；

3、如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy平面向外．一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后经过x轴上x＝2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y＝－2h处的P3点，不计粒子重力．求：

(1)电场强度的大小；

(2)粒子到达P2时速度的大小和方向；

(3)磁感应强度的大小．

4、如图所示，在x轴上方是垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，在x轴下方是方向与y轴正方向相反的场强为E的匀强电场，已知沿x轴方向跟坐标原点相距为L处有一垂直于x轴的屏MN。现有一质量m、带电荷量为-q的粒子从坐标原点沿y轴正方向射入磁场。如果想使粒子垂直打在光屏MN上，那么：

（1）电荷从坐标原点射入时速度应为多大？

（2）电荷从射入磁场到垂直打在屏上要用多少时间？

5、电子自静止开始经M、N板间（两板间的电压为u）的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示.求匀强磁场的磁感应强度.（已知电子的质量为m，电量为e）

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3-1 磁场

编制：姜中祥

带电粒子在复合场中运动（2）

【高考考点】

1、带电粒子在复合场中运动

【学习目标】

1、能够分析带电粒子在组合场中的运动问题

【学习重点】

带电粒子在组合场中运动

【学习难点】

带电粒子在组合场中运动

【新课学习】

1、如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E．一质量为m，电量为-q的粒子从坐标原点0沿着y轴正方向射出．射出之后，第三次到达x轴时，它与点0的距离为L．求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s（重力不计）．

2、如图所示，在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第三象限有沿y轴负方向的匀强电场；第四象限无电场和磁场。现有一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0从y轴上的M点沿x轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经x轴上的N点和P点最后又回到M点，设OM=L,ON=2L.求：

（1）带电粒子的电性，电场强度E的大小；

（2）带电粒子到达N点时的速度大小和方向；

（3）匀强磁场的磁感应强度的大小和方向；

（4）粒子从M点进入电场，经N、P点最后又回到M点所用的时间。

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3-1 磁场

编制：姜中祥

3、如图所示，在xOy平面的第一象限有一匀强电场，电场的方向平行于y轴向下；在x轴和第四象限的射线OC之间有一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向外．有一质量为m，带有电荷量＋q的质点由电场左侧平行于x轴射入电场．质点到达x轴上A点时，速度方向与x轴的夹角为φ，A点与原点O的距离为d.接着，质点进入磁场，并垂直于OC飞离磁场，不计重力影响．若OC与x轴的夹角也为φ，求：

(1)粒子在磁场中运动速度的大小；

(2)匀强电场的场强大小．

4、如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，电场宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到O点，然后重复上述运动过程。求：

（1）中间磁场区域的宽度d； （2）带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t.

版权所有：高

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3-1 磁场

编制：姜中祥

带电粒子在复合场中运动（3）

【高考考点】

1、带电粒子在复合场中运动

【学习目标】

1、能够分析带电粒子在复合场中的运动问题

【学习重点】

带电粒子在复合场中运动

【学习难点】

带电粒子在复合场中运动

【课前检测】

一、质谱仪

(1)原理图：如图所示

(2)加速

1带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：________＝mv2①

2(3)偏转

带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：

mv2

＝②

r(4)由①②两式可以求出粒子的半径r、__________、________等．其中由

12mUr＝

可知电荷量相同时，半径将随________变化．

Bq(5)质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析__________

．

【新课学习】

1、如图所示，在平行带电金属板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，质子、氘核、氚核沿平行于金属板方向，以相同动能射入两极板间，其中氘核沿直线运动，未发生偏转，质子和氚核发生偏转后射出，则：①偏向正极板的是质子；②偏向正极板的是氚核；③射出时动能最大的是质子；④射出时动能最大的是氚核．以上说法正确的是(

) A．①②

B．②③

C．③④

D．①④

2、如图所示，场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直于纸面向里，磁感应强度B2的方向垂直纸面向外，在S处有四个二价正离子甲、乙、丙、丁以垂直于场强E和磁感应强度B1的方向射入，若四个离子质量m甲＝m乙＜m丙＝m丁，速度v甲＜v乙＝v丙＜v丁，则运动到P1、P2、P3、P4四个位置的正离子分别为(

) A．甲乙丙丁

B．甲丁乙丙

C．丙乙丁甲

D．甲乙丁丙

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3-1 磁场

编制：姜中祥

3、如图所示是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(

) A．质谱仪是分析同位素的重要工具

B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小

4、如图为质谱仪原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电压为U的加速电场后进入粒子速度选择器．选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点．可测量出G、H间的距离为L，带电粒子的重力可忽略不计．求：

(1)粒子从加速电场射出时速度v的大小．

(2)粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向．

(3)偏转磁场的磁感应强度B2的大小．

5、如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外。一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点。不计粒子重力。下列说法正确的是（

）

A．极板M比极板N电势高

U 静电分析器

加速电场

E B．加速电场的电压U=ER C．直径PQ2BqmER

D．若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群离子具有相同的比荷

M N 胶片

O P Q

·

·

·

·

·

B ·

·

磁分析器

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

·

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3-1 磁场

编制：姜中祥

6、如图，一束等离子体射入两平行金属板之间的匀强磁场中，导线CD将受到力的作用，下列说法正确的是

（

）

A、等离子体从右方射入，CD受到向左的作用力

B、等离子体从右方射入，CD受到向右的作用力

C、等离子体从左方射入，CD受到向左的作用力

D、等离子体从左方射入，CD受到向右的作用力

7、某制药厂的污水处理站的管道中安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个面的内侧固定有金属板作为电极．当含有大量正负离子(其重力不计)的污水充满管口从左向右流经该装置时，利用电压表所显示的两个电极间的电压U，就可测出污水流量Q(单位时间内流出的污水体积)．则下列说法正确的是(

) A、后表面的电势一定高于前表面的电势，与正负离子的多少无关

B、若污水中正负离子数相同，则前后表面的电势差为零

C、流量Q越大，两个电极间的电压U越大

D、污水中离子数越多，两个电极间的电压U越大

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3-1 磁场

编制：姜中祥

带电粒子在复合场中运动（4）

【高考考点】

1、带电粒子在复合场中运动

【学习目标】

1、能够分析带电粒子在复合场中的运动问题

【学习重点】

带电粒子在复合场中运动

【学习难点】

带电粒子在复合场中运动

【新课学习】

1、如图所示，在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电荷量为q的液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动．已知电场强度为E，磁感应强度为B，则液滴的质量和环绕速度分别为(

) qEEB2qREA.，

B.，

gBEBqRqEBgRC．B ，qgR

D.，

ggE2、质量为m，带电量为q的微粒以速度v与水平成45°角进入匀强电场和匀强磁场，如图。若微粒在电场、磁场、重力场作用下做匀速直线运动，则电场强度E为

，磁感应强度B为

3、如图所示，竖直平面xOy内存在水平向右的匀强电场，场强大小E＝10N/C，在

y≥0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B＝0.5T．一带电量q＝＋0.2C、质量m＝0.4kg的小球由长l＝0.4m的细线悬挂于P点，小球可视为质点，现将小球拉至水平位置A无初速度释放，小球运动到悬点P正下方的坐标原点O时，悬线突然断裂，此后小球又恰好能通过O点正下方的N点．（g＝10m/s2），求：

（1）小球运动到O点时的速度大小；

（2）悬线断裂前瞬间拉力的大小；

（3）ON间的距离．

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3-1 磁场

编制：姜中祥

4、如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，质量为1.0×104 kg，带4.0×104 C正电荷，小球在棒上可以滑动，将此棒竖直放置在沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，匀强电场的电场强度E＝10 N/C，方向水平向右，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，方向为垂直于纸面向里，小球与棒间的动摩擦因数为μ＝0.2，求小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度和最大速度．(设小球在运动过程中所带电荷量保持不变，g取10 m/s2)

－－

5、在场强为B的水平匀强磁场中，一质量为m、带电荷量为＋q的小球在O点静止释放，小球的运动曲线如图所示．已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到x轴距离的2倍，重力加速度为g.求：

(1)小球运动到任意位置P(x，y)的速率v；

(2)小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym；

(3)欲使小球沿x轴正向做直线运动，可在该区域加一匀强电场，试分析加电场时，小球在什么位置，所加电场的场强为多少？方向如何？

6、如图所示，在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于xOy平面向里．一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经t0时间从P点射出．

(1)求电场强度的大小和方向．

t0(2)若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，经时间恰好从半圆形区2域的边界射出．求粒子运动加速度的大小．

(3)若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入，但速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时间．