新人教版11.2磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課件（34張）

第2講磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課

程

標(biāo)

準(zhǔn)1.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)洛倫茲力．能判斷洛倫茲力的方向，會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大?。?．能用洛倫茲力分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)．素

養(yǎng)

目

標(biāo)物理觀念：知道洛倫茲力的大小和方向．科學(xué)思維：能比較安培力與洛倫茲力，能分析解決帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的問題．必備知識(shí)·自主落實(shí)關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破必備知識(shí)·自主落實(shí)一、洛倫茲力的大小和方向1．定義：磁場對(duì)________的作用力．2．大小(1)v∥B時(shí)，F(xiàn)＝________；(2)v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝________；(3)v與B的夾角為θ時(shí)，F(xiàn)＝________．如圖所示．運(yùn)動(dòng)電荷0qvBqvBsinθ3．洛倫茲力的方向

注意區(qū)分正、負(fù)電荷(1)判定方法：左手定則，注意四指應(yīng)指向________電荷運(yùn)動(dòng)的方向或________電荷運(yùn)動(dòng)的反方向；(2)方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥v，即F垂直于________決定的平面．(注意B和v不一定垂直)正負(fù)B、v二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)1．若v∥B，則帶電粒子以入射速度v做________運(yùn)動(dòng)．2．若v⊥B，則帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做________運(yùn)動(dòng)，如圖所示．3．v與B既不平行也不垂直時(shí)，帶電粒子在磁場中做螺旋狀運(yùn)動(dòng)．

處理方法是運(yùn)動(dòng)的合成與分解勻速直線勻速圓周

走進(jìn)科技如圖所示，是洛倫茲力演示儀，它可以研究帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)情況．(1)運(yùn)動(dòng)的電子在磁場中因受洛倫茲力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)．(

)(2)電子的速度越大，運(yùn)動(dòng)半徑越大．(

)(3)電子的速度越大，運(yùn)動(dòng)周期越大．(

)(4)增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，電子運(yùn)動(dòng)半徑變大.(

)(5)增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，電子運(yùn)動(dòng)周期變小.(

)(6)洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)的電子做正功.(

)√×××√×關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一對(duì)洛倫茲力的理解及應(yīng)用1．洛倫茲力的特點(diǎn)(1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負(fù)電荷．(2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化．(3)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用．(4)洛倫茲力一定不做功．2．洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場力．(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功．針

對(duì)

訓(xùn)

練1.圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示．一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是(

)A．向上B．向下C．向左D．向右答案：B解析：根據(jù)題意，由安培定則可知，b、d兩通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場相抵消，a、c兩通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向均向左，所以四根通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場方向向左，由左手定則可判斷帶電粒子所受洛倫茲力的方向向下，B正確．2.如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中．質(zhì)量為m、電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑．在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是(

)A．滑塊受到的摩擦力不變B．滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與B的大小無關(guān)C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下D．B很大時(shí)，滑塊可能靜止于斜面上答案：C解析：根據(jù)左手定則可知，滑塊受到垂直斜面向下的洛倫茲力，故C正確；隨著滑塊速度的變化，洛倫茲力大小發(fā)生變化，它對(duì)斜面的壓力大小發(fā)生變化，故滑塊受到的摩擦力大小發(fā)生變化，故A錯(cuò)誤；B越大，滑塊受到的洛倫茲力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，據(jù)動(dòng)能定理，滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能就越小，故B錯(cuò)誤；由于開始滑塊不受洛倫茲力時(shí)能下滑，說明重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，B很大時(shí)，若滑塊速度很小，則摩擦力小于重力沿斜面向下的分力，滑塊不會(huì)靜止在斜面上，故D錯(cuò)誤．3．[2023·浙江高二月考](多選)如圖甲，用強(qiáng)磁場將百萬度高溫的等離子體(等量的正離子和電子)約束在特定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)受控核聚變的裝置叫托克馬克．我國托克馬克裝置在世界上首次實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行100秒的成績．多個(gè)磁場才能實(shí)現(xiàn)磁約束，其中之一叫縱向場，圖乙為其橫截面的示意圖，越靠管的右側(cè)磁場越強(qiáng)．盡管等離子體在該截面上運(yùn)動(dòng)的曲率半徑遠(yuǎn)小于管的截面半徑，但如果只有縱向場，帶電粒子還會(huì)逐步向管壁“漂移”，導(dǎo)致約束失?。挥?jì)粒子重力，下列說法正確的是(

)A．正離子在縱向場中沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)B．發(fā)生漂移是因?yàn)閹щ娏Ｗ拥乃俣冗^大C．正離子向左側(cè)漂移，電子向右側(cè)漂移D．正離子向下側(cè)漂移，電子向上側(cè)漂移答案：AD

考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)1．帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)的常見情形(1)直線邊界(進(jìn)出磁場具有對(duì)稱性，如圖所示)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)(3)圓形邊界①圓形邊界的對(duì)稱性：粒子沿半徑方向進(jìn)入有界圓形磁場區(qū)域時(shí)，若入射速度方向指向勻強(qiáng)磁場區(qū)域圓的圓心，則出射時(shí)速度方向的反向延長線必經(jīng)過該區(qū)域圓的圓心，如圖甲．②若粒子射入磁場時(shí)速度方向與入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)半徑夾角為θ，則粒子射出磁場時(shí)速度方向與出射點(diǎn)對(duì)應(yīng)半徑夾角也為θ，如圖乙．2．圓心的確定方法方法一若已知粒子軌跡上的兩點(diǎn)的速度方向，則可根據(jù)洛倫茲力F⊥v，分別確定兩點(diǎn)處洛倫茲力F的方向，其交點(diǎn)即為圓心，如圖(a)；方法二若已知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)和其中某一點(diǎn)的速度方向，則可作出此兩點(diǎn)的連線(即過這兩點(diǎn)的圓弧的弦)的中垂線，中垂線與垂線的交點(diǎn)即為圓心，如圖(b)．

例1[2022·遼寧卷](多選)粒子物理研究中使用的一種球狀探測裝置橫截面的簡化模型如圖所示．內(nèi)圓區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，外圓是探測器．兩個(gè)粒子先后從P點(diǎn)沿徑向射入磁場，粒子1沿直線通過磁場區(qū)域后打在探測器上的M點(diǎn)．粒子2經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后打在探測器上的N點(diǎn)．裝置內(nèi)部為真空狀態(tài)，忽略粒子重力及粒子間相互作用力．下列說法正確的是(

)A．粒子1可能為中子B．粒子2可能為電子C．若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，粒子1可能打在探測器上的Q點(diǎn)D．若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探測器上的Q點(diǎn)答案：AD

例2[2022·廣東卷]如圖所示，一個(gè)立方體空間被對(duì)角平面MNPQ劃分成兩個(gè)區(qū)域，兩區(qū)域分布有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反且與z軸平行的勻強(qiáng)磁場．一質(zhì)子以某一速度從立方體左側(cè)垂直O(jiān)yz平面進(jìn)入磁場，并穿過兩個(gè)磁場區(qū)域．下列關(guān)于質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡在不同坐標(biāo)平面的投影中，可能正確的是(

)答案：A

解析：根據(jù)題述情境，質(zhì)子垂直O(jiān)yz平面進(jìn)入磁場，由左手定則可知，質(zhì)子先向y軸正方向偏轉(zhuǎn)穿過MNPQ平面，再向x軸正方向偏轉(zhuǎn)，所以A可能正確，B錯(cuò)誤；該軌跡在Oxz平面上的投影為一條平行于x軸的直線，C、D錯(cuò)誤．規(guī)律方法帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法：針

對(duì)

訓(xùn)

練4.[2022·北京卷]正電子是電子的反粒子，與電子質(zhì)量相同、帶等量正電荷．在云室中有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，從P點(diǎn)發(fā)出兩個(gè)電子和一個(gè)正電子，三個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中1、2、3所示．下列說法正確的是(

)A．磁場方向垂直于紙面向里B．軌跡1對(duì)應(yīng)的粒子運(yùn)動(dòng)速度越來越大C．軌跡2對(duì)應(yīng)的粒子初速度比軌跡3的大D．軌跡3對(duì)應(yīng)的粒子是正電子答案：A

答案：B

6．[2023·山東濱州統(tǒng)考](多選)如圖所示，在矩形區(qū)域MNPE中有方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，從M點(diǎn)沿MN方