押江苏卷15题-带电粒子在磁场中偏转、电磁感应能量与动量综合-备战2023年高考物理临考题号押题（江苏卷）

押江苏卷15题 带电粒子在磁场中偏转、电磁感应能量与动量综合 考点内容 考情分析 考点一 带电粒子在组合场及叠加场中运动 1电学综合主要考察带电粒子在组合场、叠加场以及交变场中的运动情况，考察对边界问题、临界以及极值情况的讨论，近年来还会结合运动的合成与分解考察 2电学综合也会考察电磁感应与动量及能量问题结合 考点二 带电粒子在交变场中的运动 考点三 带电粒子在边界磁场中运动 考点四 带电粒子运动与周期性/往复性问题 考点五 带电粒子在磁场中的运动与分解 考点六 电磁感应与动量及能量结合 考向一、电磁感应与动量、能量问题结合 在导体单杆切割磁感线做变加速运动时，若牛顿运动定律和能量观点不能解决问题，可运用动量定理巧妙解决问题 求解的物理量 应用示例 电荷量或速度 －BLΔt＝mv2－mv1，q＝Δt. 位移 －＝0－mv0，即－＝0－mv0 时间 －BLΔt＋F其他Δt＝mv2－mv1 即－BLq＋F其他Δt＝mv2－mv1 已知电荷量q、F其他(F其他为恒力) －＋F其他Δt＝mv2－mv1，Δt＝x 已知位移x、F其他(F其他为恒力) 1． “双轨＋双杆”模型 如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上．t＝0时，ab棒以初速度v0向右滑动．运动过程中，ab、cd棒始终与导轨垂直并接触良好． 模型分析：双轨和两导体棒组成闭合回路，通过两导体棒的感应电流相等，所受安培力大小也相等，ab棒受到水平向左的安培力，向右减速；cd棒受到水平向右的安培力，向右加速，最终导体棒ab、cd共速，感应电流消失，一起向右做匀速直线运动，该过程导体棒ab、cd组成的系统所受合外力为零，动量守恒：mabv0＝(mab＋mcd)v共，若ab棒、cd棒所在导轨不等间距，则动量不守恒，可考虑运用动量定理求解． 情景示例1 水平放置的平行光滑导轨，间距为L，左侧接有电阻R，导体棒初速度为v0，质量为m，电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为B，导轨足够长且电阻不计，从开始运动至停下来 求电荷量q －BLΔt＝0－mv0，q＝Δt，q＝ 求位移x －Δt＝0－mv0，x＝Δt＝ 应用技巧 初、末速度已知的变加速运动，在动量定理列出的式子中q＝Δt，x＝Δt；若已知q或x也可求末速度 情景示例2 间距为L的光滑平行导轨倾斜放置，倾角为θ，由静止释放质量为m、接入电路的阻值为R的导体棒，当通过横截面的电荷量为q或下滑位移为x时，速度达到v 求运动时间 －BLΔt＋mgsin θ·Δt＝mv－0，q＝Δt －Δt＋mgsin θ·Δt＝mv－0，x＝Δt 应用技巧 用动量定理求时间需有其他恒力参与．若已知运动时间，也可求q、x、v中的一个物理量 考向二、带电粒子在磁场中的运动 1． 分析带电粒子在磁场中运动的方法 基本思路 (1)画轨迹：确定圆心，用几何方法求半径并画出轨迹． (2)找联系：轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系． (3)用规律：利用牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式和半径公式． 基本公式 qvB＝m 重要结论 r＝，T＝，T＝ 圆心的 确定 (1)轨迹上的入射点和出射点的速度垂线的交点为圆心，如图(a)； (2)轨迹上入射点速度垂线和两点连线中垂线的交点为圆心，如图(b)； (3)沿半径方向距入射点距离等于r的点，如图(c)．(当r已知或可算) 半径的 确定 方法一：由物理公式求．由于Bqv＝，所以半径r＝； 方法二：由几何关系求．一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)通过计算来确定. 时间的 求解 方法一：由圆心角求．t＝·T； 方法二：由弧长求．t＝. 轨迹圆的几个基本特点 (1)粒子从同一直线边界射入磁场和射出磁场时，入射角等于出射角．(如图甲，θ1＝θ2＝θ3) (2)粒子速度方向的偏转角等于其轨迹的对应圆心角．(如图甲，α1＝α2) (3)沿半径方向射入圆形磁场的粒子，出射时亦沿半径方向，如图乙．(两侧关于两圆心连线对称) 临界问题 (1)解决带电粒子在磁场中运动的临界问题，关键在于运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，根据粒子的速度方向找出半径方向，同时由磁场边界和题设条件画好轨迹，定好圆心，建立几何关系． (2)粒子射出或不射出磁场的临界状态是粒子运动轨迹与磁场边界相切. 多解成因 (1)磁场方向不确定形成多解； (2)带电粒子电性不确定形成多解； (3)速度不确定形成多解； (4)运动的周期性形成多解. 2． 带电粒子的“电偏转”和“磁偏转”的比较