高考滬科版物理一輪復(fù)習(xí)課件：8.2 磁場對運動電荷的作用（ 高考）

1、Click to edit Master title styleClick to edit Master text stylesSecond levelThird levelFourth levelFifth level*Click to edit Master title styleClick to edit Master text stylesSecond levelThird levelFourth levelFifth level第 2 節(jié)磁場對運動電荷的作用基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引一、洛倫茲力的大小和方向1. 大小: F_, 為v與B的夾角. (1)0或180時, F_.(2)90時, F_

2、.(3)靜止的電荷不受洛倫茲力作用. qvBsin0qvB2. 方向(1)左手定則手心正電荷所受洛倫茲力正電荷運動(2)方向特點: F垂直于_決定的平面, 即F始終與速度方向垂直, 故洛倫茲力_. B和v永不做功思考感悟1. 電荷在磁場中一定受洛倫茲力嗎？提示: 不一定受洛倫茲力. 靜止的電荷在磁場中一定不受洛倫茲力, 而運動電荷只有當(dāng)電荷運動方向與磁場方向不平行時, 才受洛倫茲力. 二、帶電粒子在磁場中的運動1. 若帶電粒子的速度方向與勻強磁場方向平行, 帶電粒子以入射速度v做_運動. 勻速直線2. 若帶電粒子的速度方向與勻強磁場方向垂直, 帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi), 以入射速度v做_

3、運動. (1)基本公式勻速圓周軌道半徑公式: r_.(2)T、f和的特點T、f和的大小與軌道半徑r和運行速率v_, 只與磁場的_和粒子的_有關(guān). 無關(guān)磁感應(yīng)強度B思考感悟要點透析直擊高考一、洛倫茲力的理解1. 洛倫茲力方向的特點(1)洛倫茲力的方向與電荷運動的方向和磁場方向都垂直, 即洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場方向確定的平面. (2)當(dāng)電荷運動方向發(fā)生變化時, 洛倫茲力的方向也隨之變化. (3)用左手定則判定負(fù)電荷在磁場中運動所受的洛倫茲力時, 要注意將四指指向電荷運動的反方向. 2. 洛倫茲力和安培力的關(guān)系(1)洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的作用力, 而安培力是整個

4、通電導(dǎo)體在磁場中受到的作用力, 安培力是導(dǎo)體中所有形成電流的定向移動電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn). (2)洛倫茲力對運動電荷永遠(yuǎn)不做功, 而安培力對通電導(dǎo)線可做正功, 可做負(fù)功, 也可不做功. 3. 洛倫茲力與電場力的比較洛倫茲力F電場力F大小FqvB(vB)FqE與速度關(guān)系v0或vB時, F0 與速度的有無、方向均無關(guān)項目內(nèi) 容對應(yīng)力洛倫茲力F電場力F力方向與場方向的關(guān)系一定是FB, Fv, 與電荷電性無關(guān)正電荷與電場方向相同, 負(fù)電荷與電場方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功, 也可能不做功項目內(nèi) 容對應(yīng)力洛倫茲力F電場力F力F為零時場的情況F為零, B不一定為零F為零, E

5、一定為零作用效果只改變電荷運動的速度方向, 不改變速度大小既可以改變電荷運動的速度大小, 也可以改變電荷運動的方向項目內(nèi) 容對應(yīng)力特別提醒(1)電荷在電場中一定受電場力作用, 而在磁場中不一定受洛倫茲力作用(2)洛倫茲力的方向與速度方向一定垂直, 而電場力的方向與速度方向無必然聯(lián)系.即時應(yīng)用1. 下列說法正確的是()A. 運動電荷在磁感應(yīng)強度不為零的地方, 一定受到洛倫茲力的作用B. 運動電荷在某處不受洛倫茲力作用, 則該處的磁感應(yīng)強度一定為零C. 洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動能, 也不能改變帶電粒子的速度D. 洛倫茲力對帶電粒子不做功解析: 選 D.運動電荷在磁感應(yīng)強度不為零的地方, 若運

6、動方向與磁場方向平行, 就不受洛倫茲力, A錯; 運動電荷在某處不受洛倫茲力, 該處磁感應(yīng)強度不一定為零, B錯; 洛倫茲力不能改變帶電粒子的動能, 但能改變帶電粒子的速度, C錯; 洛倫茲力永不做功, D對. 二、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題1. 圓心的確定(1)基本思路: 與速度方向垂直的直線和圓中弦的中垂線一定過圓心. (2)兩種情形已知入射方向和出射方向時, 可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線, 兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖821甲所示, 圖中P為入射點, M為出射點). 已知入射點和出射點的位置時, 可以通過入射點作入射方向的垂線, 連接入射

7、點和出射點, 作其中垂線, 這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖821乙, P為入射點, M為出射點). 圖821帶電粒子在不同邊界磁場中的運動a. 直線邊界(進出磁場具有對稱性, 如圖822)圖822b. 平行邊界(存在臨界條件, 如圖823)圖823)c. 圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出, 如圖824)圖824即時應(yīng)用2. (2012遼寧錦州模擬)如圖825所示, 圓柱形區(qū)域的橫截面在沒有磁場的情況下, 帶電粒子(不計重力)以某一初速度沿截面直徑方向入射時, 穿過此區(qū)域的時間為t; 若該區(qū)域加沿軸線方向的勻強磁場, 磁感應(yīng)強度為B, 帶電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入射, 圖825粒

8、子飛出此區(qū)域時, 速度方向偏轉(zhuǎn)了/3, 根據(jù)上述條件可求得的物理量為()A. 帶電粒子的初速度B. 帶電粒子在磁場中運動的半徑C. 帶電粒子在磁場中運動的周期D. 帶電粒子的比荷題型探究講練互動例1題型 1帶電粒子在有界磁場中的運動問題 如圖826所示, 在一底邊長為2a, 30的等腰三角形區(qū)域內(nèi)(D在底邊中點), 有垂直紙面向外的勻強磁場. 現(xiàn)有一質(zhì)量為m, 電荷量為q的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過電勢差為U的電場加速后, 從D點垂直于EF進入磁場, 不計重力與空氣阻力的影響. 圖826(1)若粒子恰好垂直于EC邊射出磁場, 求磁場的磁感應(yīng)強度B為多少？(2)改變磁感應(yīng)強度的大小, 粒子進入磁

9、場偏轉(zhuǎn)后能打到ED板, 求粒子從進入磁場到第一次打到ED板的最長時間是多少？【思路點撥】粒子在磁場中做勻速圓周運動, 其圓心在E點, 如圖827所示, 半徑r1a圖827如圖828所示, 設(shè)圓周半徑為r2圖828【方法引導(dǎo)】帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的程序解題法三步法. (1)畫軌跡: 即畫出軌跡, 并確定圓心, 幾何方法求半徑. (2)找聯(lián)系: 軌道半徑與磁感應(yīng)強度、運動速度相聯(lián)系, 偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運動時間相聯(lián)系, 在磁場中運動的時間與周期相聯(lián)系. (3)用規(guī)律: 即牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律, 特別是周期公式、半徑公式. 變式訓(xùn)練(2011高考浙江理綜卷)利用如圖829所示裝

10、置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子. 圖中板MN上方是磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場, 板上有兩條寬度分別為2d和d的縫, 兩縫近端相距為L.一群質(zhì)量為m、電荷量為q, 具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進入磁場, 對于能夠從寬度為d的縫射出的粒子, 圖829下列說法正確的是() 如圖8210所示, 兩個板間存在垂直紙面向里的勻強磁場, 一帶正電的質(zhì)子從O點以速率v0垂直射入. 已知兩板之間距離為d, 板長為d, O點是NP板的正中間, 例2題型 2帶電粒子在磁場中運動的多解問題為使粒子能從兩板之間射出, 試求磁感應(yīng)強度B應(yīng)滿足的條件(已知質(zhì)子所帶電荷量為e, 質(zhì)量

11、為m). 圖8210【思路點撥】根據(jù)帶電粒子在磁場中的運動, 確定粒子剛好從兩板之間射出的臨界點, 由幾何關(guān)系求出半徑, 即可確定B應(yīng)滿足的條件. 【解析】如圖8211所示, 由于質(zhì)子在O點的速度垂直于板NP, 所以粒子在磁場中做圓周運動的圓心O一定位于NP所在的直線上. 如果直徑小于ON, 則軌跡將是圓心位于ON之間的一段半圓弧. 圖8211【方法指引】(1)本題中形成多解的原因是臨界狀態(tài)不唯一, 而影響多解的因素還可能有: 帶電粒子的電性不確定、磁場方向不確定等. (2)要充分考慮帶電粒子的電性、磁場方向、軌跡及臨界條件的可能性, 畫出其運動軌跡, 分階段、分層次地求解. 互動探究例2中,

12、 若粒子從NM的中點離開磁場, 則磁感應(yīng)強度為多大？粒子在磁場中運動的時間為多少？例3題型 3帶電粒子在交變磁場中的運動問題 (滿分樣板14分)如圖8212甲所示, MN為豎直放置彼此平行的兩塊平板, 板間距離為d, 兩板中央各有一個小孔O、O正對, 在兩板間有垂直于紙面方向的磁場, 磁感應(yīng)強度隨時間的變化如圖乙所示. 有一群正離子在t0時垂直于M板從小孔O射入磁場. 圖8212已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q, 正離子在磁場中做勻速圓周運動的周期與磁感應(yīng)強度變化的周期都為T0, 不考慮由于磁場變化而產(chǎn)生的電場的影響, 不計離子所受重力. 求:(1)磁感應(yīng)強度B0的大小. (2)要使正離子從O孔垂直于N板射出磁場, 正離子射入磁場時的速度