陜西省高考物理復(fù)習(xí) 磁場對運(yùn)動電荷的作用課件.ppt

第八章磁場 第二課時磁場對運(yùn)動電荷的作用 一 課程標(biāo)準(zhǔn)與考綱解讀 課程標(biāo)準(zhǔn) 通過實驗 認(rèn)識洛倫茲力 會判斷洛倫茲力的方向 會計算洛倫茲力的大小 了解電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理以及在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用 考綱要求 洛侖茲力 洛侖茲力的方向 級要求洛侖茲力公式 級要求帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動 級要求 二 考點(diǎn)精析 一 對洛倫茲力的理解 例1 2015重慶理綜 題1圖中曲線a b c d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡 氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里 以下判斷可能正確的是 a a b為 粒子的徑跡b a b為 粒子的徑跡c c d為 粒子的徑跡d c d為 粒子的徑跡 知識小結(jié) 對洛倫茲力的理解 1 洛倫茲力磁場對運(yùn)動電荷的作用力 2 洛倫茲力的方向左手定則 伸開左手 使拇指與其余四個手指垂直 并且都與手掌在同一個平面內(nèi) 讓磁感線從掌心進(jìn)入 并使四指指向正電荷運(yùn)動的方向 這時拇指所指的方向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向 問題 要不要 垂直穿過手心 3 洛倫茲力的大小f qvbsin 為v與b的夾角 如圖所示 1 v b時 0 或180 洛倫茲力f 0 2 v b時 90 洛倫茲力f qvb 3 v 0時 洛倫茲力f 0 跟蹤訓(xùn)練 來自宇宙的質(zhì)子流 以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn) 則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時 將 a 豎直向下沿直線射向地面b 相對于預(yù)定點(diǎn) 向東偏轉(zhuǎn)c 相對于預(yù)定點(diǎn) 向西偏轉(zhuǎn)d 相對于預(yù)定點(diǎn) 向北偏轉(zhuǎn) 例2 如圖所示 在豎直絕緣的平臺上 一個帶正電的小球以水平速度v0 拋出 落在地面上的a點(diǎn) 若加一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 則小球的落點(diǎn) a 仍在a點(diǎn)b 在a點(diǎn)左側(cè)c 在a點(diǎn)右側(cè)d 無法確定變式 1 如果與沒有磁場時對比 則小球落地時間t 落地速度v的大小如何變化 2 如果將此題中的 垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 換成 豎直向上的勻強(qiáng)電場 則小球落地時間t 落地速度v的大小 落點(diǎn)位置又會如何變化 知識小結(jié) 洛倫茲力的特點(diǎn) 1 洛倫茲力的特點(diǎn) 1 洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動電荷速度方向和磁場方向確定的平面 所以洛倫茲力只改變速度的方向 不改變速度的大小 即洛倫茲力永不做功 2 當(dāng)電荷運(yùn)動方向發(fā)生變化時 洛倫茲力的方向也隨之變化 2 洛倫茲力和安培力的關(guān)系洛倫茲力是單個運(yùn)動電荷在磁場中受到的力 而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 安培力可以做功 而洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功 3 洛倫茲力與電場力的比較 跟蹤訓(xùn)練 如圖所示 abc為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道 其中ab為傾斜直軌道 bc為與ab相切的圓形軌道 并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場中 磁場方向垂直紙面向里 質(zhì)量相同的甲 乙 丙三個小球中 甲球帶正電 乙球帶負(fù)電 丙球不帶電 現(xiàn)將三個小球在軌道ab上分別從不同高度處由靜止釋放 都恰好通過圓形軌道的最高點(diǎn) 則 a 經(jīng)過最高點(diǎn)時 三個小球的速度相等b 經(jīng)過最高點(diǎn)時 甲球的速度最小c 甲球的釋放位置比乙球的高d 運(yùn)動過程中三個小球的機(jī)械能均保持不變 二 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動 例3 2015年新課標(biāo) 卷 兩相鄰勻強(qiáng)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同 方向平行 一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子 不計重力 從較強(qiáng)磁場區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場區(qū)域后 粒子的 a 軌道半徑減小 角速度增大b 軌道半徑減小 角速度減小c 軌道半徑增大 角速度增大d 軌道半徑增大 角速度減小 例4 2013年新課標(biāo) 卷 如圖 半徑為r的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的橫截面 紙面 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b 方向垂直于紙面向外 一電荷量為q q 0 質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場區(qū)域 射入點(diǎn)與ab的距離為 已知粒子射出磁場與射入磁場時運(yùn)動方向間的夾角為60 則粒子的速率為 不計重力 a b c d 知識小結(jié) 勻強(qiáng)磁場垂直進(jìn)入只受洛倫茲力 1 基本規(guī)律 1 洛倫茲力充當(dāng)向心力 基本動力學(xué)方程 2 半徑公式r 周期公式t 2 方法技巧 找圓心 畫軌跡 幾何關(guān)系來求解 圓心的確定 1 已知入射方向和出射方向時 可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作垂直于入射方向和出射方向的直線 兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 如圖甲所示 圖中p為入射點(diǎn) m為出射點(diǎn) 2 已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時 可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線 連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn) 作其中垂線 這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 如圖8 2 8乙所示 p為入射點(diǎn) m為出射點(diǎn) 2 圓心的確定 1 已知入射點(diǎn) 出射點(diǎn) 入射方向和出射方向時 可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線 兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 如圖甲所示 p為入射點(diǎn) m為出射點(diǎn) 2 已知入射方向 入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時 可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線 連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn) 作其中垂線 這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心 如圖乙所示 p為入射點(diǎn) m為出射點(diǎn) 幾個角度關(guān)系 1 粒子速度的偏向角 等于圓心角 并等于ab弦與切線的夾角 弦切角 的2倍 如圖8 2 12 即 2 t 2 相對的弦切角 相等 與相鄰的弦切角 互補(bǔ) 即 180 3 直角三角形的幾何知識 勾股定理 ab中點(diǎn)c 連接oc 則 aco bco都是直角三角形 運(yùn)動時間的確定 粒子在磁場中運(yùn)動一周的時間為t 當(dāng)粒子運(yùn)動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為 時 其運(yùn)動時間可由下式表示 t l 弧長 t 跟蹤訓(xùn)練 2014新課標(biāo) 卷 如圖 mn為鋁質(zhì)薄平板 鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場 未畫出 一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的p點(diǎn)垂直于鋁板向上射出 從q點(diǎn)穿過鋁板后到達(dá)pq的中點(diǎn)o 已知粒子穿越鋁板時 其動能損失一半 速度方向和電荷量不變 不計重力 鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為 a 2b c 1d 易錯例析 2011海南物理卷第10題 空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場 圖2中的正方形為其邊界 一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從o點(diǎn)入射 這兩種粒子帶同種電荷 它們的電荷量 質(zhì)量均不同 但其比荷相同 且都包含不同速率的粒子 不計重力 下列說法正確的是 a 入射速度不同的粒子在磁場中的運(yùn)動時間一定不同b 入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡一定相同c 在磁場中運(yùn)動時間相同的粒子 其運(yùn)動軌跡一定相同d 在磁場中運(yùn)動時間越長的粒子 其軌跡所對的圓心角一定越大 跟蹤訓(xùn)練 2013廣東理綜第21題 如圖9 兩個初速度大小相同的同種離子a和b 從o點(diǎn)沿垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場 最后打到屏p上 不計重力 下列說法正確的有 a a b均帶正電b a在磁場中飛行的時間比b的短c a在磁場中飛行的路程比b的短d a在p上的落點(diǎn)與o點(diǎn)的距離比b的近 規(guī)律總結(jié) 分析粒子在磁場中運(yùn)動時間一般從下面兩方面入手 1 在同一磁場中 同一帶電粒子的速率v變化時 t不變 其運(yùn)動軌跡對應(yīng)的圓心角越大 運(yùn)動時間越長 2 當(dāng)速度一定時 弧長越長 圓心角