高三物理一輪復(fù)習(xí)-第8章-第3節(jié)-磁場對運(yùn)動電荷的作用課件-新人教版

第3節(jié)磁場(cíchǎng)對運(yùn)動電荷的作用第一頁，共49頁。第二頁，共49頁。考點(diǎn)(kǎodiǎn)1：洛倫茲力的特點(diǎn)【例1】帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向(fāngxiàng)運(yùn)動時，會受到洛倫茲力的作用．下列表述正確的是()A．洛倫茲力對帶電粒子做功B．洛倫茲力不改變帶電粒子的動能C．洛倫茲力的大小與速度無關(guān)D．洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向(fāngxiàng)第三頁，共49頁。切入點(diǎn)：洛倫茲力的方向總是與運(yùn)動方向垂直．【解析】洛倫茲力的方向與運(yùn)動方向垂直，只改變速度的方向，不改變速度的大小，不對帶電粒子做功，不改變帶電粒子的動能，A錯，B對，D錯．洛倫茲力的大小F=qvB，與速度有關(guān)，C錯．答案：B點(diǎn)評：本題(běntí)從洛倫茲力的方向、及做功的角度考查洛倫茲力的特點(diǎn)．第四頁，共49頁?？键c(diǎn)(kǎodiǎn)2：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的問題第五頁，共49頁。粒子全部離開磁場經(jīng)歷的時間恰好(qiàhǎo)為粒子在磁場中做圓周運(yùn)動周期的四分之一，求最后離開磁場的粒子從粒子源射出時的：(1)速度大小；(2)速度方向與y軸正方向夾角的正弦．圖8-3-3第六頁，共49頁。第七頁，共49頁。第八頁，共49頁。點(diǎn)評：帶電粒子在磁場(cíchǎng)中的做圓周運(yùn)動的問題，涉及的物理知識比較單一，核心就是洛倫茲力提供帶電粒子做圓周運(yùn)動的向心力．解決這類問題的關(guān)鍵是正確分析運(yùn)動過程，作出運(yùn)動軌跡圖，找出物理量之間的幾何關(guān)系．第九頁，共49頁。題型一：洛倫茲力與力學(xué)、電學(xué)的綜合(zōnghé)問題【例3】(2011?四川)如圖8-3-4所示：正方形絕緣光滑(guānghuá)水平臺面WXYZ邊長l=1.8m，距地面h=0.8m.平行板電容器的極板CD間距d=0.1m且垂直放置于臺面，C板位于邊界WX上，D板與邊界WZ相交處有一小孔．電容器外的臺面區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場．電荷量q=5×10-13C的微粒靜止于W處，在CD間加上恒定電壓U=2.5V，板間微粒經(jīng)電場加速后由D板所開小孔進(jìn)入磁場(微粒始終第十頁，共49頁。不與極板接觸)，然后由XY邊界離開臺面．在微粒離開臺面瞬時，靜止于X正下方水平地面上A點(diǎn)的滑塊獲得(huòdé)一水平速度，在微粒落地時恰好與之相遇．假定微粒在真空中運(yùn)動、極板間電場視為勻強(qiáng)電場，滑塊視為質(zhì)點(diǎn)，滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，取g=10m/s2.圖8-3-4第十一頁，共49頁。(1)求微粒在極板間所受電場力的大小，并說明(shuōmíng)兩板的極性；(2)求由XY邊界離開臺面的微粒的質(zhì)量范圍；(3)若微粒質(zhì)量m0=1×10-13kg，求滑塊開始運(yùn)動時所獲得的速度．第十二頁，共49頁。第十三頁，共49頁。第十四頁，共49頁。微粒要從XY邊界離開臺面，則圓周運(yùn)動的邊緣(biānyuán)軌跡如圖所示，半徑的極小值與極大值分別為第十五頁，共49頁。(3)如圖，微粒在臺面以速度v做以O(shè)點(diǎn)為圓心，R為半徑的圓周運(yùn)動，從臺面邊緣P點(diǎn)沿與XY邊界成θ角飛出做平拋運(yùn)動，落地點(diǎn)Q，水平(shuǐpíng)位移s，下落時間t.設(shè)滑塊質(zhì)量為M，滑動獲得速度v0后在t內(nèi)沿與平臺前側(cè)面成φ角方向，以加速度a做勻減速直線運(yùn)動到Q，經(jīng)過位移為k.由幾何關(guān)系，可得第十六頁，共49頁。第十七頁，共49頁。第十八頁，共49頁。點(diǎn)評：對于多過程、多對象的力電磁綜合(zōnghé)問題要運(yùn)用程序法對各個對象依次分別進(jìn)行分析．分析清楚各對象的受力、運(yùn)動情況是成功解答的前提與關(guān)鍵．第十九頁，共49頁。題型二：質(zhì)譜儀與回旋(huíxuán)加速器【例4】(2010?江蘇卷)1932年，勞倫斯和利文斯設(shè)計出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如圖8-3-5所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直．A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷量為+q，在加速器中被加速，加速電壓(diànyā)為U.加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用．第二十頁，共49頁。圖8-3-5第二十一頁，共49頁。(1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；(2)求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間t；(3)實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場頻率(pínlǜ)都有最大值的限制．若某一加速器磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場頻率(pínlǜ)的最大值分別為Bm、fm，試討論粒子能獲得的最大動能Ekm.第二十二頁，共49頁。第二十三頁，共49頁。第二十四頁，共49頁。第二十五頁，共49頁。點(diǎn)評：分析回旋加速器的問題，核心(héxīn)是要理解回旋加速器的工作條件，即：加速電場的頻率與粒子做圓周運(yùn)動的頻率相等．第二十六頁，共49頁。第二十七頁，共49頁。1.(2011?海南)空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，圖8-3-6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(xiānɡtónɡ)，且都包含不同速率的粒子．不計重力．下列說法正確的是()圖8-3-6第二十八頁，共49頁。A．入射速度(sùdù)不同的粒子在磁場中的運(yùn)動時間一定不同B．入射速度(sùdù)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答案：BD第二十九頁，共49頁。第三十頁，共49頁。2.(2011?浙江)利用如圖8-3-7所示裝置可以選擇一定速度范圍(fànwéi)內(nèi)的帶電粒子．圖中板MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)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(jìn)入磁場，對于能夠從寬度d的縫射出的粒子，下列說法正確的是()圖8-3-7第三十一頁，共49頁。答案(dáàn)：BC第三十二頁，共49頁。第三十三頁，共49頁。圖8-3-8第三十四頁，共49頁。第三十五頁，共49頁。第三十六頁，共49頁。第三十七頁，共49頁。第三十八頁，共49頁。4.(2011?淄博模擬)如圖8-3-9所示，在x軸上方(shànɡfānɡ)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在xOy平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成θ角(0<θ<π)以速率v發(fā)射一個帶正電的粒子(重力不計)．則下列說法正確的是()圖8-3-9第三十九頁，共49頁。A．若θ一定，v越大，則粒子在磁場(cíchǎng)中運(yùn)動的時間越短B．若θ一定，v越大，則粒子在磁場(cíchǎng)中運(yùn)動的角速度越大C．若v一定，θ越大，則粒子在磁場(cíchǎng)中運(yùn)動的時間越短D．若v一定，θ越大，則粒子在離開磁場(cíchǎng)的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)答案：C第四十頁，共49頁。第四十一頁，共49頁。5.(2011?惠州模擬)如圖8-3-10所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場，一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子以不同的速率沿著相同的方向?qū)?zhǔn)圓心O射入勻強(qiáng)磁場，又都從該磁場中射出，這些粒子在磁場中的運(yùn)動時間有的較長，有的較短．若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用，則在磁場中運(yùn)動時間越長的帶電粒子()A．速率一定越小B．速率一定越大C．在磁場中通過的路程(lùchéng)越長D．在磁場中的周期一定越大圖8-3-10A第四十二頁，共49頁。第四十三頁，共49頁。6.如圖8-3-11所示，相距為R的兩塊平行金屬板M、N正對著放置，S1、S2分別為M、N板上的小孔，S1、S2、O三點(diǎn)共線，它們的連線垂直M、N，且S2O=R.以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場．D為收集板，板上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離以及板兩端點(diǎn)的距離都為2R，板兩端點(diǎn)的連線垂直M、N板．質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子經(jīng)S1進(jìn)入M、N間的電場后，通過(tōngguò)S2進(jìn)入磁場．粒子在S1處的速度和粒子所受的重力均不計．第四十四頁，共49頁。