江苏省南通市通州区金沙中学2016届高考物理一轮复习学案带点粒子在复合场中运动的应用(无答案)
江苏省南通市通州区金沙中学2016届高考物理一轮复习学
第五章 第1讲 万有引力定律及其应用（2课时）【考纲解读】1. 理解开普勒行星运动定律.2. 理解万有引力定律,知道引力常量及其测定方法.3. 理解重力与万有引力的关系,会用万有引力定律计算天体的质量和密度.4. 理解天体运行的线速度、角速度、向心加速度、周期与运行半径的关系.对开普勒行星运动定律的理解【典题演示1】 (单选)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知( )A. 太阳位于木星运行轨道的中心B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D. 相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 总结：练1. (单选)开普勒第三定律对行星绕恒星的匀速圆周运动同样成立,即它的运行周期T 的平方与轨道半径r 的三次方之比为常数,设23T r =k,则常数k 的大小 ( )A. 只与行星的质量有关B. 与恒星的质量和行星的质量有关C. 只与恒星的质量有关D. 与恒星的质量及行星的速度有关万有引力的计算【典题演示2】 (单选)(2014·梅州期末)可视为质点的两个物体质量分别为m 1、m 2,当距离为r 时,它们之间的万有引力为F.若它们之间的距离和两个物体的质量都变为原来的两倍,则它们之间的万有引力大小为( )A. FB. 2FC. 4FD. 2F总结：练2．（单）(2011·南京六中高一检测)一颗人造卫星在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M ，地球的半径为R ，卫星的质量为m ，卫星离地面的高度为h ，引力常量G ，则地球对卫星的万有引力大小为( )A ．G Mm (R ＋h )2B ．G Mm R 2C ．G Mm h 2D ．G Mm R ＋h重力与万有引力的关系例3．（单）火星的质量和半径分别约为地球的110和12，地球表面的重力加速度为g ，则火星表面的重力加速度约为( ) A ．0.2gB ．0.4gC ．2.5gD ．5g总结：【典题演示3】 (单选)(2014·中华中学)原香港中文大学校长、被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟和另外两名美国科学家共同分享了2009年度的诺贝尔物理学奖.早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”.假设“高锟星”为均匀的球体,其质量为地球质量的1k ,半径为地球半径的1q ,则“高锟星”表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的( )A. qk B. k q C. 2q k D. 2k q天体质量和密度的计算例4．（单）地球表面的重力加速度为g ，地球半径为R ，引力常量为G.假设地球是一个质量分布均匀的球体，体积为43πR 3，则地球的平均密度是( )A. 34πg GRB. 234πgGR C. gGR D. 2R g G例5、（单）若已知某行星的一颗卫星绕其运转的轨道半径为r ，周期为T ，引力常量为G ，则可求得( ) A ．该卫星的质量 B ．行星的质量 C ．该卫星的平均密度D ．行星的平均密度总结：练4、（单）一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v .假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N .已知引力常量为G ，则这颗行星的质量为( )A.m v 2GN B.m v 4GN C.N v 2Gm D.N v 4Gm练5. (2013·苏州一模)我国成功发射的“神舟七号”载人飞船绕地球的运行可看做是匀速圆周运动，宇航员测得自己绕地心做匀速圆周运动的周期为T 、距地面的高度为H ，已知地球半径为R ，引力常量为G. (1) 求飞船的线速度大小. (2) 求地球的质量.(3) 能否求出飞船所需的向心力?若能，请写出计算过程和结果;若不能，请说明理由.天体运行的各物理量之间的关系【典题演示5】 (单选)(2014·南京三校联考)“嫦娥一号”、“嫦娥二号”发射成功后,我国2013年12月2日又成功发射了“嫦娥三号”绕月卫星.如图所示,“嫦娥一号”的绕月圆周轨道距离月球表面的高度为150km,而“嫦娥三号”绕月圆周轨道距离月球表面的高度为100km.若将月球看成球体,下列说法中正确的是( )A. “嫦娥三号”的运行速率小于“嫦娥一号”的运行速率B. “嫦娥三号”绕月球运行的周期比“嫦娥一号”大C. “嫦娥三号”的向心加速度比“嫦娥一号”的向心加速度小D. “嫦娥三号”的角速度大于“嫦娥一号”的角速度总结：2. (多选)(2014·汕头一模)“嫦娥三号”卫星在距月球100km的圆形轨道上开展科学探测,其飞行的周期为118min.若已知月球半径和万有引力常量,由此可推算出( )A. “嫦娥三号”卫星绕月运行的速度B. “嫦娥三号”卫星的质量C. 月球对“嫦娥三号”卫星的吸引力D. 月球的质量【反馈题】3. (单选)(2014·天津)研究表明,地球自转在逐渐变慢,3亿年前地球自转的周期约为22小时.假设这种趋势会持续下去,地球的其他条件都不变,则未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( )A. 距地面的高度变大B. 向心加速度变大C. 线速度变大D. 角速度变大4. (单选)(2014·金陵中学)2012年4月30日,我国用一枚“长征3号乙”火箭成功发射两颗北斗导航卫星.该卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为r,地球质量为M,半径为R,万有引力常量为G.下列说法中正确的是( )A.B. 卫星的向心加速度大小为2GM RC. 若某一卫星加速,则该卫星将做向心运动D. 卫星处于完全失重的状态,不受地球的引力作用5. (单选)(2014·江苏)已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为( ) A. 3.5km/s B. 5.0km/s C. 17.7km/s D. 35.2km/s。
江苏省南通市高考物理一轮复习 带点粒子在复合场中运
带点粒子在复合场中运动的应用考纲解读：1.掌握速度选择器的工作原理和计算方法。
2.掌握质谱仪的工作原理及其应用。
3.知道磁流体发电机的发电原理。
4.知道回旋加速器的基本构造和加速原理。
速度选择器的工作原理如图所示,两板间分布有正交的匀强电场与匀强磁场,一束不考虑重力的带正电粒子+q以不同速度进入此正交复合场中.对带电粒子进行受力分析,受到洛伦兹力和静电力的作用.若粒子在运动过程中不发生偏转,则有F电=f洛,即qE=qvB,故v=E B.如果v'>v,则向上偏转;如果v'<v,则向下偏转.这样就可以把速度为v=EB的带电粒子选择出来.改变匀强电场或匀强磁场的大小,就可以选择出所需速度的带电粒子,这个装置就叫做速度选择器.注意:速度选择器只选择速度的大小而不选择粒子的种类,即粒子的速度只要满足v=EB就能沿直线匀速通过速度选择器,而与粒子的电性、电荷量、质量无关.【典题演示1】(单选)在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直.一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动,则该粒子( )A. 一定带正电B. 速度v=EBC. 若速度v>EB ,粒子一定不能从板间射出D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入,仍做直线运动练习一: 如图所示的平行板器件中,电场强度E 和磁感应强度B 相互垂直,具有不同水平速度的带电粒子从P 孔射入后发生偏转的情况不同.利用这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器.若正离子(不计重力)以水平速度v=EB 射入速度选择器,则 ( )A. 正离子从P 孔射入后,能沿着图示虚线路径通过速度选择器B. 正离子从Q 孔射入后,能沿着图示虚线路径通过速度选择器C. 仅改变离子的电性,负离子从P 孔射入后,不能沿图示虚线路径通过速度选择器D. 仅改变离子的电荷量,正离子从P 孔射入后,不能沿图示虚线路径通过速度选择器 小结:质谱仪的工作原理如图所示,带电粒子(设初速度为零)经加速电压为U 的加速电场加速,由动能定理qU=12mv 2,加速后得到的速度为再垂直于磁场方向射入同一匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动,经半个圆周打到照相底片上,带电粒子运动半径r=mv qB.由于B 与U 的值是预先设定的,若已知粒子所带电荷量q,则可测出该带电粒子的质量m=222qB r U ,所以质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具.【典题演示2】 (多选)(2014·盐城中学)如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图.此质谱仪由以下几部分构成:粒子源N;P 、Q 间的加速电场;静电分析器,即中心线半径为R 的四分之一圆形通道,通道内有均匀辐射电场,方向沿径向指向圆心O,且与圆心O 等距离的各点的电场强度大小相等;磁感应强度为B 、方向垂直于纸面向外的有界匀强磁场;胶片MO.由粒子源发出的不同带电粒子经加速电场加速后进入静电分析器,某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S 垂直于磁场边界进入磁场,最终打到胶片上的某点.粒子从粒子源发出时的初速度不同,不计粒子所受的重力.下列说法中正确的是( )A. 从小孔S 进入磁场的粒子的速度大小一定相等B. 从小孔S 进入磁场的粒子的动能一定相等C. 打到胶片上同一点的粒子初速度大小一定相等D. 打到胶片上位置距离O 点越远的粒子,比荷越小练习二:(2014·如东中学)速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列说法中正确的是()A. 该束带电粒子带负电B. 速度选择器的P 1极板带正电C. 能通过狭缝S 0的带电粒子的速率等于1EBD. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S 0,粒子的比荷越小练习三：质谱仪是一种分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示.离子源S 产生质量为m 、电荷量为q 的钾离子,离子出来时速度很小,可视为零.离子经过电势差为U 的电场加速后,沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场,经半圆周到达照相底片上的P 点.(1) 求粒子进入磁场时的速度v 0. (2) 求P 点到入口S 1的距离x.(3) 在实验过程中由于仪器不完善,加速电压在平均值U 附近变化±ΔU,求需要以多大相对精确度ΔUU 维持加速电压值,才能使钾39、钾41的同位素束在照相底片上不发生覆盖.小结:磁流体发电机的工作原理磁流体发电机的原理是大量等离子气体(高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒)喷入磁场,正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A 、B 板上产生电势差,此时B 板的电势高.设A 、B 平行金属板的面积为S,相距为d,喷入气体速度为v,板间磁场的磁感应强度为B,当等离子气体匀速通过A 、B 板间时,A 、B 板上聚集的电荷最多,板间电势差最大,即为电源电动势,此时离子受力平衡,Ed q=qvB,电动势E=Bdv.【典题演示3】(多选)如图所示是磁流体发电机的示意图,在间距为d的平行金属板A、C间,存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,两金属板通过导线与变阻器R相连,等离子体以速度v平行于两金属板垂直射入磁场.若要增大该发电机的电动势,可采取的方法是()A. 增大dB. 增大RC. 增大BD. 增大v电磁流量计的工作原理流量的定义为单位时间内流过某截面的体积,公式为Q=Svtt=vS.如图所示,一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,其中有可以导电的液体向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转,a、b间出现电势差,当自由电荷所受静电力和洛伦兹力平衡时,得到Ud q=qvB.a、b间的电势差就保持稳定,从而Q=vS=UBd·π22d⎛⎫⎪⎝⎭=π4dUB.【典题演示4】(单选)为了诊断病人的心脏功能和动脉血液黏稠情况,需要测量血管中血液的流量.如图所示为电磁流量计示意图,将血管置于磁感应强度为B的磁场中,测得血管两侧a、b两点间电压为U,已知血管的直径为d,则血管中血液的流量Q(单位时间内流过的体积)为()A.UBd B.πdUB C.π4dUB D.2π4d UB练习四：如图所示,导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B 与I 成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电流为I H ,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压U H 满足U H =k H I Bd ,式中k 为霍尔系数,d 为霍尔元件两侧面间的距离.电阻R 远大于R L ,霍尔元件的电阻可以忽略,则 ( ) A. 霍尔元件前表面的电势低于后表面 B. 若电源的正、负极对调,电压表将反偏 C. I H 与I 成正比D. 电压表的示数与R L 消耗的电功率成正比 小结：回旋加速器工作原理回旋加速器的结构如图所示,A 和B 是封在高度真空室内的两个半圆形盒,常称为D 形盒.将D 形盒与交流电源连接,在其缝隙内便产生交变电场.将两个D 形盒放在电磁铁的两个磁极之间,使它处于垂直于D 形盒平面的匀强磁场当中.将带电粒子引入两盒中央的P 点,设这时电场恰好由B 向A,粒子被加速进入A 盒;粒子在盒内因受到磁场的作用而做圆周运动,待其运动到缝隙边缘时,电场恰好换向,粒子再次被加速而进入B 盒,这样粒子一次又一次被加速,半径也一次次增大,最后被引出,形成高能粒子流.注意:缝隙很小,加速时间忽略不计,交变电压的周期必须与带电粒子做匀速圆周运动的周期相同,为T=2πmBq ,这样才能实现一直加速.【典题演示5】(单选)回旋加速器的原理如图所示.这台加速器由两个铜质D形盒构成,其间留有空隙.下列说法中正确的是( )A. 离子从电场中获得能量B. 离子由加速器的边缘进入加速器C. 加速电场的周期随离子速度的增大而增大D. 离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压有关练习五：回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个D形金属盒.两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,a、b分别与高频交流电源两极相连接.下列说法中正确的是( )A.粒子从磁场中获得能量B. 粒子从电场中获得能量C. 带电粒子的运动周期是变化的D. 增大金属盒的半径可使粒子射出时的动能增加练习五：如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,所加磁场的磁感应强度为B,被加速的质子从D形盒中央由静止出发,经交变电场加速后射出.设质子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T,若忽略质子在电场中的加速时间,则下列说法中正确的是( )A. 如果只增大交变电压U,则质子在加速器中运行时间将变短B. 如果只增大交变电压U,则电荷的最大动能会变大C. 质子在电场中加速的次数越多,其最大动能越大D. 高频交变电流的周期应为2T练习六:如图所示为回旋加速器的示意图.其核心部分是两个D 形金属盒,置于磁感应强度大小恒定的匀强磁场中,并与调频交流电源相连.带电粒子在D 形盒中心附近由静止释放,忽略带电粒子在电场中的加速时间,不考虑相对论效应.欲使粒子在D 形盒内运动的时间增大为原来的2倍,下列措施可行的是 ()A. 仅将磁感应强度变为原来的2倍B. 仅将交流电源的电压变为原来的12C. 仅将DD. 仅将交流电源的周期变为原来的2倍 小结：。
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第九章第2讲磁场对运动电荷的作用1. 熟练掌握用左手定则判断磁场对运动电荷的作用力.2. 根据磁场对电流的作用推导洛伦兹力的公式f洛=qvB.3. 熟练应用公式f洛=qvB进行洛伦兹力大小的有关计算.4. 明确带电粒子做圆周运动的圆心和运动时间.5. 带电粒子在有界磁场中的多解问题和极值问题.对洛伦兹力的理解【典题演示1】(单选)下列关于洛伦兹力的说法中,正确的是( )A. 只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B. 如果把+q改为-q,且速度反向,大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变C. 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直D. 粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变总结：随堂1. (单选)如图所示,阴极射线管接通电源后,电子束由阴极沿x轴正方向射出,在荧光板上会看到一条亮线. 要使荧光板上的亮线向z轴负方向偏转,可采用的方法是( )A. 加一沿y轴负方向的磁场B. 加一沿z轴正方向的磁场C. 加一沿y轴正方向的电场D. 加一沿z轴负方向的电场随堂4. (多选)(2014·盐城三模)在竖直平面内有两固定点a、b,匀强磁场垂直该平面向里.重力不计的带电小球在a点以不同速率向不同方向运动,运动过程中除磁场力外,还受到一个大小恒定、方向始终跟速度方向垂直的力作用.对过b点的带电小球( )A. 如果沿ab 直线运动,速率是唯一的B. 如果沿ab 直线运动,速率可取不同值C. 如果沿同一圆弧ab 运动,速率是唯一的D. 如果沿同一圆弧ab 运动,速率可取不同值【典题演示2】 (单选)图中a 、b 、c 、d 为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示.一带正电的粒子从正方形中心O 点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是( )A. 向上B. 向下C. 向左D. 向右带电粒子在匀强磁场中的圆周运动【典题演示3】 (多选)如图所示,两个初速度大小相同的同种粒子a 和b,从O 点沿垂直磁场方向进入匀强磁场,最后打到屏P 上.不计重力.下列说法中正确的( )A. a 、b 均带正电B. a 在磁场中飞行的时间比b 的短C. a 在磁场中飞行的路程比b 的短D. a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近随堂2. (单选)如图所示为半径为R 的一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.一电荷量为q(q>0)、质量为m 的粒子沿平行于直径ab 的方向射入磁场区域,射入点与ab 的距离为2R.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°,则粒子的速率为(不计重力) ( ) A. 2qBRm B. qBR m C. 32qBR m D. 2qBR m【典题演示4】(单选)(2014·淮阴中学)如图所示,在圆形区域内,存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,ab是圆的一条直径.带正电的粒子从a点射入磁场,速度大小为2v,方向与ab成30°角时恰好从b点飞出磁场,粒子在磁场中运动的时间为t;若仅将速度大小改为v,则粒子在磁场中运动的时间为(不计粒子所受的重力)( )A. 3tB. 32t C.12t D. 2t带电粒子在有界磁场中运动的极值问题【典题演示5】(2014·如东中学)如图所示,中轴线PQ将矩形区域MNDC分成上、下两部分,上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场,下部分充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度皆为B.一质量为m、带电荷量为q的带正电的粒子从P点进入磁场,速度与边MC的夹角θ=30°.MC边长为a,MN边长为8a,不计粒子重力.则:(1) 若要该粒子不从MN边射出磁场,求其最大速度.(2) 若要该粒子恰从Q点射出磁场,求其在磁场中运行的最短时间.随堂3. (单选)(2014·高邮中学)如图所示,在x轴上方的空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.许多相同的离子以相同的速率v由O点沿纸面向各个方向(y>0)射入磁场区域.不计离子所受重力,不计离子间的相互影响.图中曲线表示离子运动的区域边界,其中边界与y轴交点为M,与x轴交点为N,且OM=ON=L.由此可判断( )A. 这些离子是带负电的B. 这些离子运动的轨道半径为LC. 这些离子的比荷qm=vLBD. 当离子沿y轴正方向射入磁场时会经过N点带电粒子在磁场中运动的多解问题【典题演示6】(2014·南师附中改编)如图所示,两块相同的金属板正对着水平放置,金属板长为d,上极板带正电.金属板右端接一充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场的足够长的矩形区域abcd,且ad边长为L.现有一质量为m、带电荷量为q的正粒子,沿两板间中心轴线以初速度v0进入两板间,恰好从下极板右端射出,接着从ad边的中心O点垂直磁场方向射入磁场.不计粒子的重力.(1) 求两板间的电压U.(2) 试讨论粒子可以从矩形区域abcd的哪几条边界射出场区,从这几条边界射出时对应磁感应强度B的大小范围和粒子转过的圆心角θ的范围.随堂5. (多选)(2014·海安中学)如图所示,在y轴右侧存在与xOy平面垂直范围足够大的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量完全相同的带负电粒子,所有粒子的初速度大小均为v0,方向与x轴正方向的夹角分布在60°~-60°范围内,在x=l处垂直x轴放置一荧光屏S.已知沿x轴正方向发射的粒子经过了荧光屏S上y=-l的点,则( )A. 粒子的比荷为qm=vlBB. 粒子的运动半径一定等于2lC. 粒子在磁场中运动时间一定不超过0π lvD. 粒子打在荧光屏S 上亮线的长度大于2l随堂6. (2014·扬州中学)如图所示,第四象限内有互相正交的匀强电场E 与匀强磁场B 1,E 的大小为1.5×103V/m,B 1的大小为0.5 T;第一象限的某个矩形区域内有方向垂直纸面的匀强磁场,磁场的下边界与x 轴重合.一质量m=1×10-14 kg 、电荷量q=2×10-10 C 的带正电微粒以某一速度v 沿与y 轴正方向成60°角的M 点射入,沿直线运动,经P 点进入处于第一象限内的磁场B 2区域.一段时间后,微粒经过y 轴上的N 点并沿与y 轴正方向成60°角的方向飞出.M 点的坐标为(0,-10),N 点的坐标为(0,30),不计微粒重力,取g=10 m/s 2.求:(1) 微粒运动速度v 的大小.(2) 匀强磁场B 2的大小.(3) B 2磁场区域的最小面积.。
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第十一章第2讲变压器远距离输电1. 了解变压器的构造和原理.2. 能熟练运用电压、电流与匝数的关系进行有关计算.3. 了解感抗和容抗的概念.4. 会分析计算远距离输电问题.理想变压器【典题演示2】(多选)(2014·镇江模拟)如图所示,电阻不计的矩形导线框abcd处于匀强磁场中.线框绕中心轴OO'匀速转动时,产生的电动势πt)V.线框的输出端与理想变压器原线圈相连,副线圈连接着一只“20V 8W”的灯泡,且灯泡能正常发光,熔断器与输电导线的电阻忽略不计.下列说法中正确的是( )A. t=0时刻线框中磁通量变化率为最大B. 理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1C. 若副线圈两端并联多只“20V 8W”的灯泡,则最多不能超过10只D. 若线框转速减半,产生的电动势πt)V随堂2. (单选)(2014·常州一模)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶=11∶5,原线圈与正弦交流电源连接,输入电压πt)V,副线圈n2仅接入一个100Ω的电阻,则 ( )A. 流过原线圈的电流是2.2AB. 变压器输出电压是220VC. 变压器的输入功率是100WD. 电流表的示数为0.45A随堂5. (多选)(2014·宿迁、徐州三模)如图所示,理想变压器的原线圈输入电压πt) V 的交变电流,电路中电阻R=10Ω,M 是标有“10V 10W ”的电动机,其绕线电阻r=1Ω,电动机正常工作.下列说法中正确的是 ( ) A. 变压器原、副线圈的匝数比是22∶1B. 电流表示数是11AC. 电动机的输出功率为1WD. 变压器的输入功率为20W理想变压器原、副线圈的制约关系和动态问题分析【典题演示3】 (多选)(2014·广东)如图所示的电路中,P 为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U 1不变,闭合开关S.下列说法中正确的是( ) A. P 向下滑动时,灯L 变亮B. P 向下滑动时,变压器的输出电压不变C. P 向上滑动时,变压器的输入电流变小D. P 向上滑动时,变压器的输出功率变大随堂4. (多选)(2014·无锡一模)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b 是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交流电压,其瞬时值u 1πt)V,则下列说法中正确的是 ( )A. 当t=1600 s 时,c 、d 间的电压瞬时值为110VB. 当单刀双掷开关与a 连接时,电压表的示数为22VC. 当单刀双掷开关与a 连接时,滑动变阻器滑片P 向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小D. 当单刀双掷开关由a 扳向b 时,电压表和电流表的示数均变大【典题演示4】 (多选)(2014·新课标Ⅱ)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表A 接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ,则( ) A. Uab ∶U cd =n 1∶n 2B. 增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C. 负载电阻的阻值越小,c 、d 间的电压U cd 越大D. 将二极管短路,电流表的读数加倍随堂3. (单选)(2014·海安、金陵、南外联考)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2=22∶1,副线圈连接一个理想二极管D 和阻值为10Ω的电阻R,二极管D 正向电阻为零,反向电阻无限大,图中两交流电表均是理想电表.当原线圈输入u 1πt)V 的交流电压时,交流电压表和电流表读数U 、I 为 ( )、1AB. 10 VC. 10 V 、 AD. 10V 、1A随堂1. (多选)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P 处于图示位置时,灯泡L 能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( ) A. 向下滑动PB. 增大交流电源的电压C. 增大交流电源的频率D. 减小电容器C 的电容远距离输电【典题演示5】 (多选)(2014·南京、盐城二模)图甲为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100,降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1,远距离输电线的总电阻为100Ω.若升压变压器的输入电压如图乙所示,输入功率为750kW.下列说法中正确的是()甲乙A. 用户端交变电流的频率为50HzB. 用户端电压为250VC. 输电线中的电流为30AD. 输电线路损耗的功率为180kW【典题演示6】 发电机的端电压为220 V,输出电功率为44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户.(1) 求用户得到的电压和功率.(2) 若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压.【典题演示1】 (单选)(2014·江苏)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )A. 12I I =12n nB. I 2=2U RC. I 1U 1=22I RD. I 1U 1=I 2U 2随堂6. 某小型实验水电站输出功率是20kW,输电线路总电阻是6Ω.(1) 若采用380V的电压输电,求输电线路损耗的功率.(2) 若改用5000V的高压输电,用户端利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压.。
江苏省南通市通州区金沙中学2016届高考物理一轮复习学案磁场的描述磁场对电流的作用(无答案)
第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用一：考纲解读1. 会用安培定则判断电流周围的磁场方向.2. 会计算电流在磁场中受到的安培力.3. 会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题.二：双基回扣1、关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ） A ．由FB IL可知，B 与F 成正比，与IL 成反比 B ．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 ．通电导线受安培力的地方一定不存在磁场，即B ＝0D ．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2、如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a 、b 、c 三个位置上各放一个小磁针，其中a 在螺线管内部，则 ( )A ．放在a 处的小磁针的N 极向左B ．放在b 处的小磁针的N 极向右C ．放在c 处的小磁针的S 极向右D ．放在a 处的小磁针的N 极向右 3、 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向三：要 点 导 学要点一、对磁感应强度B 的理解及磁场和电场的对比例1、(单选)下列关于磁感应强度大小的说法中,正确的是( ) A. 通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B. 通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大ＢＣＡ ＤC. 放在匀强磁场中各处的通电导线,受力大小和方向处处相同D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 练习1、现有一段长0.2 m 、通过2.5 A 电流的直导线,关于其在磁感应强度为B 的匀强磁场中所受安培力F 的情况,下列说法中正确的是( ) A. 如果B=2 T,F 一定是1 N B. 如果F=0,B 也一定为零 C. 如果B=4 T,F 有可能是1 ND. 如果F 有最大值时,通电导线一定与B 平行例2、(多选)(2014·金陵中学)磁场中某区域的磁感线如图所示,下列说法中正确的是( )A. a 、b 两处的磁感应强度大小B a <B bB. a 、b 两处的磁感应强度大小B a >B bC. 两条磁感线的空隙处不存在磁场D. 磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向 练习2、关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是( ) A. 磁感线从磁体的N 极出发,终止于S 极B. 磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C. 沿磁感线方向,磁场逐渐减弱D. 在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小 小结：要点二、安培定则的应用及磁场方向的确定例3、(多选)在磁感应强度为B 0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长直通电导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图所示,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. b 、d 两点的磁感应强度大小相等B. a 、b 两点的磁感应强度大小相等C. c 点的磁感应强度的值最小D. b 点的磁感应强度的值最大练习3、 (单选)如图所示,有一束电子沿y 轴正方向移动,则在z 轴上某点P 的磁场方向是( )A. 沿x 轴正方向B. 沿x 轴负方向C. 沿z 轴正方向D. 沿z 轴负方向小结：要点三、安培力大小的计算及其方向的判断例4、(单选)(2014·盐城中学)如图所示,一段导线abcd 弯成半径为R 、圆心角为90°的部分扇形形状,置于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab 和cd 的长度均为2R.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.则导线abcd 所受到的安培力为 ( )A. 方向沿纸面向上,大小为B. 方向沿纸面向上,大小为(π2BIRC. 方向沿纸面向下,大小为2D. 方向沿纸面向下,大小为练习4、(2014·兴化中学)如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力是( )A. 数值变大,方向不变B. 数值变小,方向不变C. 数值不变,方向改变D. 数值、方向均改变小结：要点四、安培力作用下导体运动情况的判定例5、(单选)如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内通以图中方向的电流后,线圈的运动情况是( )A. 线圈向左运动B. 线圈向右运动C. 从上往下看顺时针转动D. 从上往下看逆时针转动练习5、(单选)(2014·启东中学)如图所示,通电直导线ab位于两平行导线横截面MN的连线的中垂线上.当平行导线通以同向等值电流时,下列说法中正确的是( )A. ab顺时针旋转B. a端向外,b端向里旋转C. ab逆时针旋转D. a端向里,b端向外旋转小结：要点五、安培力作用下通电导体的平衡问题例6、(多选)(2014·泰州中学)如图所示,质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O',并处于匀强磁场中.当导线中通以沿x 正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度的方向和大小可能为( )A. 沿z 正方向,mgIL tan θ B. 沿y 正方向,mgIL C. 沿z 负方向,mgIL tan θ D. 沿悬线向上,mgIL sin θ练习6、 (2014·盐城中学)如图所示,金属棒ab 质量为m,用两根相同的轻弹簧吊放在垂直纸面向里的匀强磁场中.弹簧的劲度系数为k.金属棒ab 中通有恒定电流,并处于平衡状态,此时弹簧的弹力恰好为零.若电流大小不变而方向相反,则( )A. 每根弹簧弹力的大小为mgB. 每根弹簧弹力的大小为2mgC. 弹簧形变量为mgk D. 弹簧形变量为2mgk例7、如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在的平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V 、内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m=0. 040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0=2.5 Ω,金属导轨电阻不计,取g=10 m/s 2.已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80.求:(1) 通过导体棒的电流.(2) 导体棒受到的安培力大小.(3) 导体棒受到的摩擦力.练习7、如图所示,U形平行金属导轨与水平面成37°角,金属杆ab横跨放在导轨上,其有效长度为0.5m,质量为0.2kg,与导轨间的动摩擦因数为0.1.空间存在竖直向上的磁感应强度为2T的匀强磁场.要使ab杆在导轨上保持静止,则ab中的电流大小应在什么范围?(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,取g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)小结：。
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第10章电磁感应中的动力学与能量问题（3课时）要点导学要点一：电磁感应的动力学问题1. 两种状态处理(1) 导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态处理方法:根据平衡条件合外力等于零列式分析.(2) 导体处于非平衡态——加速度不为零处理方法:根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析.2. 电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系【典题演示1】(2014·中华中学)如图甲所示,相距L=0.5 m、电阻不计的两根长金属导轨,各有一部分在同一水平面上,另一部分沿竖直平面.质量均为m=50 g、电阻均为R=1.0 Ω的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数μ=0.5.整个装置处于磁感应强度大小B=1.0 T、方向竖直向上的匀强磁场中.当ab杆在水平拉力F作用下沿导轨向右运动时,从t=0时刻开始释-t图象如图乙所示(在0~1 s和2~3 s内,图线为直线).放cd杆,cd杆的vcd(1) 在0~1 s内,ab杆做什么运动?(2) 在t=1 s时,ab杆的速度为多少?(3) 已知1~2 s内,ab杆做匀加速直线运动,求这段时间内拉力F随时间变化的函数方程.甲乙练习1：(2014·盐城中学)如图所示,一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落,进入一水平的匀强磁场区域,然后穿出磁场区域继续下落.则( )A. 若线圈进入磁场过程是匀速运动,则离开磁场过程也是匀速运动B. 若线圈进入磁场过程是加速运动,则离开磁场过程也是加速运动C. 若线圈进入磁场过程是减速运动,则离开磁场过程也是减速运动D. 若线圈进入磁场过程是减速运动,则离开磁场过程是加速运动【典题演示2】(2014·盐城三模)如图所示,两根电阻忽略不计、互相平行的光滑金属导轨竖直放置,相距L=1m,在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,磁场区域的高度d=1m,导体棒a的质量ma =0.2kg、电阻Ra=1Ω;导体棒b的质量m b=0.1kg、电阻R b=1.5Ω.它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,b匀速穿过磁场区域,且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场,重力加速度取g=10m/s2,不计a、b棒之间的相互作用,导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好.求:(1) b棒穿过磁场区域过程中克服安培力所做的功.(2) a棒刚进入磁场时两端的电势差.(3) 保持a棒以进入磁场时的加速度做匀变速运动,对a棒施加的外力随时间的变化关系.练习2：(改编题)如图所示,两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置,导轨上端接电阻R,宽度相同的水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B,Ⅰ和Ⅱ之间无磁场.一导体棒两端套在导轨上,并与两导轨始终保持良好接触,导体棒从距区域Ⅰ上边界H 处由静止释放,刚进入区域Ⅰ时做减速运动.在穿过两段磁场区域的过程中,流过电阻R 上的电流及其变化情况相同.下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是 ( )ABCD电磁感应的能量问题 1. 电磁感应中的能量转化特点外力克服安培力做功,把机械能或其他能量转化成电能;感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能(如内能).这一功能转化途径可表示为:2. 电能求解思路主要有三种.(1) 利用克服安培力求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功.(2) 利用能量守恒求解:其他形式的能的减少量等于产生的电能. (3) 利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计算.【典题演示3】(2014·江苏)如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层.匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直.质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g.求:(1) 导体棒与涂层间的动摩擦因数μ.(2) 导体棒匀速运动的速度大小v.(3) 整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q.小结：练习3：(2014·南京三模)如图所示,相距为L 的两条足够长光滑平行金属导轨固定在水平面上,导轨由两种材料组成,PG 右侧部分单位长度电阻为r 0,且PQ=QH=GH=L,PG 左侧导轨与导体棒电阻均不计.整个导轨处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,磁感应强度为B 、质量为m 的导体棒AC 在恒力F 作用下从静止开始运动,在到达PG 之前导体棒AC 已经匀速. (1) 求当导体棒匀速运动时回路中的电流.(2) 若导体棒运动到PQ 中点时速度大小为v 1,试计算此时导体棒的加速度. (3) 若导体棒初始位置与PG 相距为d,运动到QH 位置时速度大小为v 2,试计算整个过程回路中产生的焦耳热.【典题演示4】 (2014·宿迁、徐州三模)如图所示,POQ 是折成60°角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨,导轨关于竖直轴线对称,OP=OQ=L.整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律为B=B 0-kt(其中k 为大于0的常数).一质量为m 、长为L 、电阻为R 、粗细均匀的导体棒锁定于OP 、OQ 的中点a 、b 位置.当磁感应强度变为12B 0后保持不变,同时将导体棒解除锁定,导体棒向下运动,离开导轨时的速度为v.导体棒与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,重力加速度为g.求导体棒:(1) 解除锁定前回路中电流的大小及方向. (2) 滑到导轨末端时的加速度大小. (3) 运动过程中产生的焦耳热.小结：(2014·海安中学)如图所示,空间区域存在方向水平的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向内,磁感应强度大小是B,磁场区边界线是水平的,宽度是L.质量m、电阻为R、边长是l(l<L)的N匝正方形闭合线圈从磁场区上边界的高处由静止开始下落,线圈上下边始终平行于磁场边界线,运动过程中不翻转.当线圈下边刚进入磁场区时加速度a=0,上边离开磁场区前线圈也已经做匀速运动,已知重力加速度为g.(1) 求线圈下边刚进入磁场区时刻线圈中电流I和线圈中的电功率P.(2) 求线圈穿过磁场区全过程产生的电热Q.(3) 若将线圈初始释放的位置提高到原来的4倍,求线圈下边刚进入磁场区瞬间的加速度a.完成《检测与评估》P45-46 第1讲：1、3、5、6、7、8、9、10、11。
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第6章 第2讲 动能定理（3课时）一．考纲解读1. 理解动能的概念及表达式.2. 掌握动能定理的内容及表达式.3. 能用动能定理求变力的功,求与抛体运动、圆周运动等综合的多过程问题.要点导学要点一：对动能及动能定理的理解随堂1. (单选)两辆汽车在同一平直路面行驶,它们的质量之比m 1∶m 2=1∶2,速度之比v 1∶v 2=2∶1.当汽车急刹车后,甲、乙两车滑行的最大距离分别为s 1和s 2,设两车与路面间的动摩擦因数相同,不计空气阻力,则( ) A. s 1∶s 2=1∶2 B. s 1∶s 2=1∶1 C. s 1∶s 2=2∶1 D. s 1∶s 2=4∶1检测1. 放在光滑水平面上的某物体在水平恒力F 的作用下由静止开始运动.在物体的速度由零增加到v 和由v 增加到2v 的两个阶段中,F 对物体所做的功之比为( ) A. 1∶1B. 1∶2C. 1∶3D. 1∶4【典题演示1】 (单选)(2014·上海)如图所示,竖直平面内的轨道Ⅰ和Ⅱ都由两段细直杆连接而成,两轨道长度相等.用相同的水平恒力将穿在轨道最低点B 的静止小球分别沿Ⅰ和Ⅱ推至最高点A,所需时间分别为t 1、t 2;动能增量分别为ΔE k1、ΔE k2.假定球在经过轨道转折点前后速度的大小不变,且球与Ⅰ、Ⅱ轨道间的动摩擦因数相等,则( )A. ΔE k1>ΔE k2,t 1>t 2B. ΔE k1=ΔE k2,t 1>t 2C. ΔE k1>ΔE k2,t 1<t 2D. ΔE k1=ΔE k2,t 1<t 2总结：要点二：动能定理的简单应用【典题演示2】 (单选)(2014·新课标Ⅱ)如图所示,一质量为M 的光滑大 圆环用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大圆环上的质量为m 的小环(可视为质点)从大圆环的最高处由静止滑下,重力加速度为g.当小圆环滑到大圆环的最低点时,大圆环对轻杆拉力的大小为( )A. Mg-5mgB. Mg+mgC. Mg+5mgD. Mg+10mg随堂3. (单选)(2014·新课标Ⅱ)一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为F 1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为F 2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程,用F1W 、F2W 分别表示拉力F 1、F 2所做的功,f1W 、f 2W 分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则( )A. F2W >4F1W ,f 2W >2f1WB. F2W >4F1W ,f 2W =2f1WC. F2W <4F1W ,f 2W =2f1WD. F2W <4F1W ,f 2W <2f1W随堂4. (单选)(2014·扬州一模)如图所示,半径为R 的半球形碗固定于水平面上, 一个质量为m 的物块从碗口沿内壁由静止滑下,滑到最低点时速度大小为v,物块与碗之间的动摩擦因数恒为μ,则下列说法中正确的是( ) A. 在最低点时物块所受支持力大小为mgB. 整个下滑过程物块所受重力的功率一直增大C. 物块在下滑至最低点过程中动能先增大后减小D. 整个下滑过程摩擦力对滑块做功mgR-12mv 2总结：要点三: 应用动能定理求变力的功【典题演示3】 (单选)在离地面高度为h 处竖直向上抛出一质量为m 的物体,抛出时的速度为v 0,当它落到地面时的速度为v,用g 表示重力加速度,则在此过程中物体克服空气阻力做的功为( )A. mgh-12mv 2-12m 20vB. -12mv 2-12m 20v -mgh C. Mgh+12m 20v -12mv 2 D. mgh+12mv 2-12m 20v随堂2. (单选)一个质量为m 的小球用长为L 的轻绳悬挂于O 点,小球在水平拉力F 作用下从平衡位置P 点缓慢地移动到Q 点,此时轻绳与竖直方向夹角为θ,如图所示,则拉力F 所做的功为 ( )A. mgLcos θB. mgL(1-cos θ)C. FLsin θD. FLcos θ检测6.(2014·江门调研)轻质弹簧竖直放在地面上,物块P 的质量为m,与弹簧连在一起保持静止.现用竖直向上的恒力F 使P 向上加速运动一小段距离L 时,速度为v.下列说法中正确的是( )A.重力做的功是mgLB. 合外力做的功是12mv 2C. 合外力做的功是FL-mgLD. 弹簧力做的功为mgL-FL+12mv 2总结：要点四：对多过程、多研究对象问题的分析【典题演示4】 如图所示,ABCD 为一竖直平面的轨道,其中BC 水平,A 点比BC 高出H=10m,BC 长为l=1m,AB 和CD 轨道光滑.一质量为m=1kg 的物体从A 点以v 1=4m/s 的速度开始运动,经过BC 后滑到高出C 点h=10.3m 的D 点时速度为零.求:(取g=10m/s 2)(1) 物体与BC轨道的动摩擦因数.(2) 物体第5次经过B点时的速度.(3) 物体最后停止的位置(距B点多远).检测10. 如图所示为摩托车特技比赛用的部分赛道,由一段倾斜坡道AB与竖直圆形轨道BCD衔接而成,衔接处平滑过渡且长度不计.已知坡道的倾角θ=11.5°,圆形轨道的半径R=10m,摩托车及选手的总质量m=250kg,摩托车在坡道行驶时所受阻力为其重力的0.1.摩托车从坡道上的A点由静止开始向下行驶,A与圆形轨道最低点B之间的竖直距离h=5m,发动机在斜坡上产生的牵引力F=2 750N,到达B点后11.5°=1 5,取摩托车关闭发动机.已知sing=10m/s2.(1) 求摩托车在AB坡道上运动的加速度大小.(2) 求摩托车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力.(3) 若运动到C点时恰好不脱离轨道,则摩托车在BC之间克服摩擦力做了多少功? 总结：巩固与提升：《检测与评估》36页2，4，5，7，8。
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电阻定律 欧姆定律 串、并联电路考纲解读1. 会利用电阻定律、欧姆定律进行相关的计算与判断.2. 会利用导体伏安特性曲线I-U 图象及U-I 图象解决有关问题.3. 能认清电路结构.4. 会进行电表改装的分析与计算.要点导学电流的微观解释【典题演示1】 (多选)(2014·南师附中)有一横截面积为S 的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n 个自由电子,每个自由电子的电荷量为q,此时电子定向移动的速率为v,则在Δt 时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )A. nvS ΔtB. nv ΔtC. ΔI t qD. ΔI tSq随2. (多选)一根粗细均匀的金属导线,两端加上恒定电压U 时,通过金属导线的电流为I,金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v.若将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,仍给它两端加上恒定电压U,则此时( )A. 通过金属导线的电流为2IB. 通过金属导线的电流为4IC. 自由电子定向移动的平均速率为2vD. 自由电子定向移动的平均速率为4v小结：对电阻、电阻率的理解【典题演示2】 (多选)(2015·盐城中学改编)R 1和R 2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体,但R 1的尺寸比R 2大得多,把它们分别连接在如图电路的A 、B 端,接R 1时电压表的读数为U 1,接R 2时电压表的读数为U 2.下列说法中正确的是( )A. R 1=R 2B. R 1>R 2C. U 1<U 2D. U 1=U 2随3. (单选)某用电器与供电电源的距离为L,线路上的电流为I.若要求线路上的电压降不超过U,已知输电导线的电阻率为ρ,那么,该输电导线的横截面积的最小值是( )A. LU ρ B. 2LIU ρ C. U LI ρD. 2ULI ρ小结：欧姆定律及伏安特性曲线的应用【典题演示3】 (多选)(2014·淮阴中学改编)小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN 为图线在P 点的切线,PQ 为U 轴的垂线,PM 为I 轴的垂线.则下列说法中正确的是( )A. 随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大B. 随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小C. 对应P 点,小灯泡的电阻为R=12U I D. 对应P 点,小灯泡的电阻为R=121-U I I随4. (多选)(2014·金陵中学)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是( )A. 加5 V 电压时,导体的电阻约是5 ΩB. 加12 V 电压时,导体的电阻约是1.4 ΩC. 由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小D. 由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小 小结：串、并联电路的分析【典题演示4】 (多选)一个T 形电路如图所示,电路中的电阻R 1=10 Ω,R 2=120 Ω,R 3=40 Ω.另有一测试电源,电动势为100 V,内阻忽略不计.则( )A. 当cd 端短路时,ab 之间的等效电阻是40 ΩB. 当ab 端短路时,cd 之间的等效电阻是40 ΩC. 当ab 两端接通测试电源时,cd 两端的电压为80 VD. 当cd 两端接通测试电源时,ab 两端的电压为80 V随5. (单选)用如图所示的电路可以测量电阻的阻值.图中R x 是待测电阻,R 0是定值电阻,G 是灵敏度很高的电流表,MN 是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑片P 的位置,当通过电流表G 的电流为零时,测得MP=l 1,PN=l 2,则R x 的阻值为( )A. 12l l R 0B. 112l l l +R 0 C. 21l l R 0 D.212l l l +R小结：电流表、电压表的改装【典题演示5】 (多选)如图所示,四个相同的电流计G 分别改装成两个电流表和两个电压表,电流表A 1的量程大于A 2的量程,电压表V 1的量程大于V 2的量程.把它们接入电路中,则下列说法中正确的是( )A. 电流表A 1的偏转角大于电流表A 2的偏转角B. 电流表A 1的读数大于电流表A 2的读数C. 电压表V 1的读数小于电压表V 2的读数D. 电压表V 1的偏转角等于电压表V 2的偏转角【典题演示6】 (单选)用两个相同的小量程电流表,分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A 1、A 2.若把A 1、A 2分别采用串联或并联的方式接入电路,如图甲、乙所示.闭合开关后,下列关于电表的示数和电表指针偏转角度的说法中,正确的是( )A. 图甲中的A 1、A 2的示数相同B. 图甲中的A 1、A 2的指针偏角相同C. 图乙中的A 1、A 2的示数和偏角都不同D. 图乙中的A 1、A 2的指针偏角相同 小结：。
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第九章第四讲带点粒子在复合场中运动的应用（2课时）
考纲解读：
1.掌握速度选择器的工作原理和计算方法。
2.掌握质谱仪的工作原理及其应用。
3.知道磁流体发电机的发电原理。
4.知道回旋加速器的基本构造和加速原理。
速度选择器的工作原理
如图所示,两板间分布有正交的匀强电场与匀强磁场,一束不考虑重力的带正电粒子+q以不同速度进入此正交复合场中.对带电粒子进行受力分析,受到洛伦兹力和静电力的作用.若粒子在运动过程中不发生偏转,则有
F 电=f
洛
,
即qE=qvB,
故v=E B.
如果v'>v,则向上偏转;如果v'<v,则向下偏转.这样就可以把速度为v=E
B的带电粒
子选择出来.改变匀强电场或匀强磁场的大小,就可以选择出所需速度的带电粒子,这个装置就叫做速度选择器.
注意:速度选择器只选择速度的大小而不选择粒子的种类,即粒子的速度只要满足
v=E
B就能沿直线匀速通过速度选择器,而与粒子的电性、电荷量、质量无关.
【典题演示1】(单选)在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互
垂直.一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动,则该粒子( )
A. 一定带正电
B. 速度v=E
B
C. 若速度v>E
B ,粒子一定不能从板间射出
D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入,仍做直线运动
练习一: 如图所示的平行板器件中,电场强度E 和磁感应强度B 相互垂直,具有不同水平速度的带电粒子从P 孔射入后发生偏转的情况不同.利用这种装置能把具有某一特定速
度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器.若正离子(不计重力)以水平速度v=E
B 射入速
度选择器,则 ( )
A. 正离子从P 孔射入后,能沿着图示虚线路径通过速度选择器
B. 正离子从Q 孔射入后,能沿着图示虚线路径通过速度选择器
C. 仅改变离子的电性,负离子从P 孔射入后,不能沿图示虚线路径通过速度选择器
D. 仅改变离子的电荷量,正离子从P 孔射入后,不能沿图示虚线路径通过速度选择器
小结:
质谱仪的工作原理
如图所示,带电粒子(设初速度为零)经加速电压为U 的加速电场加速,由动能定理
qU=1
2mv2,加速后得到的速度为
再垂直于磁场方向射入同一匀强磁场,在磁场
中做匀速圆周运动,经半个圆周打到照相底片上,带电粒子运动半径r=mv qB
由于B与U的值是预先设定的,若已知粒子所带电荷量q,则可测出该带电粒子的质量
m=
22
2
qB r
U,所以质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具.
【典题演示2】(多选)(2014·盐城中学)如图所示为某种质谱仪的工作原理示
意图.此质谱仪由以下几部分构成:粒子源N;P、Q间的加速电场;静电分析器,即中心
线半径为R的四分之一圆形通道,通道内有均匀辐射电场,方向沿径向指向圆心O,且与圆心O等距离的各点的电场强度大小相等;磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的有界匀强磁场;胶片MO.由粒子源发出的不同带电粒子经加速电场加速后进入静电分析器,某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直于磁场边界进入磁场,最终打到胶片上的某点.粒子从粒子源发出时的初速度不同,不计粒子所受的重力.下列说法中正确的是( )
A. 从小孔S进入磁场的粒子的速度大小一定相等
B. 从小孔S进入磁场的粒子的动能一定相等
C. 打到胶片上同一点的粒子初速度大小一定相等
D. 打到胶片上位置距离O点越远的粒子,比荷越小
练习二:(2014·如东中学)速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列说法中正确的是(
)
A. 该束带电粒子带负电
B. 速度选择器的P 1极板带正电
C. 能通过狭缝S 0的带电粒子的速率等于1E
B
D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S 0,粒子的比荷越小
练习三：质谱仪是一种分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示.离子源S 产生质量为m 、电荷量为q 的钾离子,离子出来时速度很小,可视为零.离子经过电势差为U 的电场加速后,沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场,经半圆周到达照相底片上的P 点
.
(1) 求粒子进入磁场时的速度v 0. (2) 求P 点到入口S 1的距离x.
(3) 在实验过程中由于仪器不完善,加速电压在平均值U 附近变化±ΔU,求需要以多大
相对精确度ΔU
U 维持加速电压值,才能使钾39、钾41的同位素束在照相底片上不发生覆
盖.
小结:
磁流体发电机的工作原理
磁流体发电机的原理是大量等离子气体(高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒)喷入磁场,正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A 、B 板上产生电势差,此时B 板的电势高.设A 、B 平行金属板的面积为S,相距为d,喷入气体速度为v,板间磁场的磁感应强度为B,当等离子气体匀速通过A 、B 板间时,A 、B 板上聚集的电荷最多,板间电势差最大,即为电源电动势,此时离子受力平衡,
E
d q=qvB,电动势E=Bdv.
【典题演示3】 (多选)如图所示是磁流体发电机的示意图,在间距为d 的平行金属板A 、C 间,存在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向外的匀强磁场,两金属板通过导线与变阻器R 相连,等离子体以速度v 平行于两金属板垂直射入磁场.若要增大该发电机的电动势,可采取的方法是( )
A. 增大d
B. 增大R
C. 增大B
D. 增大v
电磁流量计的工作原理
流量的定义为单位时间内流过某截面的体积,公式为Q=Svt
t =vS.如图所示,一圆形
导管直径为d,用非磁性材料制成,其中有可以导电的液体向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转,a 、b 间出现电势差,当自由电荷所受静电
力和洛伦兹力平衡时,得到U d q=qvB.a 、b 间的电势差就保持稳定,从而Q=vS=U
Bd ·π
2
2d ⎛⎫ ⎪
⎝⎭=π4dU B .
【典题演示4】 (单选)为了诊断病人的心脏功能和动脉血液黏稠情况,需要测量血管中血液的流量.如图所示为电磁流量计示意图,将血管置于磁感应强度为B 的磁场中,测得血管两侧a 、b 两点间电压为U,已知血管的直径为d,则血管中血液的流量Q(单位时间
内流过的体积)为(
)
A. U Bd
B. πdU B
C. π4dU
B D. 2π4d U B
练习四： 如图所示,导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为I,线圈间产
生匀强磁场,磁感应强度大小B 与I 成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔
元件的电流为I H ,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压U H 满足U H =k H I B
d ,式中k 为
霍尔系数,d 为霍尔元件两侧面间的距离.电阻R 远大于R L ,霍尔元件的电阻可以忽略,则 ( )
A. 霍尔元件前表面的电势低于后表面
B. 若电源的正、负极对调,电压表将反偏
C. I H 与I 成正比
D. 电压表的示数与R L 消耗的电功率成正比
小结：
回旋加速器工作原理
回旋加速器的结构如图所示,A 和B 是封在高度真空室内的两个半圆形盒,常称为D 形盒.将D 形盒与交流电源连接,在其缝隙内便产生交变电场.将两个D 形盒放在电磁铁的两个磁极之间,使它处于垂直于D 形盒平面的匀强磁场当中.将带电粒子引入两盒中央的P 点,设这时电场恰好由B 向A,粒子被加速进入A 盒;粒子在盒内因受到磁场的作用而做圆周运动,待其运动到缝隙边缘时,电场恰好换向,粒子再次被加速而进入B 盒,这样粒子一次又一次被加速,半径也一次次增大,最后被引出,形成高能粒子流.
注意:缝隙很小,加速时间忽略不计,交变电压的周期必须与带电粒子做匀速圆周运
动的周期相同,为T=2πm
Bq ,这样才能实现一直加速.
【典题演示5】 (单选)回旋加速器的原理如图所示.这台加速器由两个铜质D 形盒构成,其间留有空隙.下列说法中正确的是(
)
A. 离子从电场中获得能量
B. 离子由加速器的边缘进入加速器
C. 加速电场的周期随离子速度的增大而增大
D. 离子从D 形盒射出时的动能与加速电场的电压有关
练习五：回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个D 形金属盒
.
两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,a 、b 分别与高频交流电源两极相连接.下列说法中正确的是( ) A. 粒子从磁场中获得能量 B. 粒子从电场中获得能量 C. 带电粒子的运动周期是变化的
D. 增大金属盒的半径可使粒子射出时的动能增加
练习五： 如图所示,回旋加速器D 形盒的半径为R,所加磁场的磁感应强度为B,被加速的质子从D 形盒中央由静止出发,经交变电场加速后射出.设质子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T,若忽略质子在电场中的加速时间,则下列说法中正确的是( )
A. 如果只增大交变电压U,则质子在加速器中运行时间将变短
B. 如果只增大交变电压U,则电荷的最大动能会变大
C. 质子在电场中加速的次数越多,其最大动能越大
D. 高频交变电流的周期应为2T
练习六:如图所示为回旋加速器的示意图.其核心部分是两个D 形金属盒,置于磁感应强度大小恒定的匀强磁场中,并与调频交流电源相连.带电粒子在D 形盒中心附近由静止释放,忽略带电粒子在电场中的加速时间,不考虑相对论效应.欲使粒子在D 形盒内运动的时间增大为原来的2倍,下列措施可行的是 ( )
A. 仅将磁感应强度变为原来的2倍
B. 仅将交流电源的电压变为原来的1
2
C. 仅将D
D. 仅将交流电源的周期变为原来的2倍
小结：。