高考選考物理一輪課件磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

匯報(bào)人:XX20XX-01-28高考選考物理一輪課件磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用目錄CONTENCT磁場(chǎng)與運(yùn)動(dòng)電荷基本概念磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用機(jī)制典型例題解析與思路拓展實(shí)驗(yàn)探究：驗(yàn)證洛倫茲力存在知識(shí)點(diǎn)總結(jié)與回顧練習(xí)題與答案解析01磁場(chǎng)與運(yùn)動(dòng)電荷基本概念磁場(chǎng)定義磁場(chǎng)性質(zhì)磁場(chǎng)定義及性質(zhì)磁場(chǎng)是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，存在于磁體或電流周?chē)目臻g，對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。磁場(chǎng)具有方向性，其方向可以通過(guò)放入其中的小磁針N極的指向來(lái)確定；磁場(chǎng)具有強(qiáng)弱，即磁感應(yīng)強(qiáng)度B，表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。洛倫茲力當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向都垂直的力，稱(chēng)為洛倫茲力。其大小與電荷量、速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，遵循左手定則。運(yùn)動(dòng)軌跡根據(jù)洛倫茲力的方向和大小，可以判斷運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電荷不受洛倫茲力作用；當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力情況當(dāng)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中放置時(shí)，會(huì)受到一個(gè)與電流方向和磁場(chǎng)方向都垂直的力，稱(chēng)為安培力。其大小與電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)。安培力洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷（即電流）在磁場(chǎng)中受到的宏觀表現(xiàn)。兩者在本質(zhì)上是一致的，都是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。洛倫茲力與安培力的關(guān)系洛倫茲力與安培力關(guān)系02磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用機(jī)制洛倫茲力方向根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向垂直于磁場(chǎng)方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向所構(gòu)成的平面，且指向由磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)向電荷運(yùn)動(dòng)方向時(shí)大拇指所指的方向。運(yùn)動(dòng)電荷軌跡在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)電荷受到大小恒定、方向始終與速度方向垂直的洛倫茲力作用，因此電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)電荷的軌跡可能是螺旋線或其他復(fù)雜曲線。洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)電荷軌跡安培力作用下導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)分析安培力方向安培力是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力，其方向可用左手定則判斷。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力最大；當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力為零。導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)分析在安培力作用下，導(dǎo)體棒可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)。具體運(yùn)動(dòng)形式取決于安培力的大小、方向和初始條件?；魻栃?yīng)原理當(dāng)一塊通有電流的半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)中時(shí)，在半導(dǎo)體薄片兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)的產(chǎn)生是由于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛倫茲力作用使得電荷在半導(dǎo)體薄片兩側(cè)聚集形成電勢(shì)差?；魻栃?yīng)應(yīng)用霍爾效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于測(cè)量磁場(chǎng)、電流和電壓等物理量。例如，在電子設(shè)備中，利用霍爾效應(yīng)可以制成霍爾開(kāi)關(guān)、霍爾傳感器等器件，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、位置檢測(cè)和電流測(cè)量等功能?；魻栃?yīng)原理及應(yīng)用03典型例題解析與思路拓展對(duì)于判斷洛倫茲力方向問(wèn)題，需要熟練掌握左手定則，即四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向（或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向），磁感線穿過(guò)掌心，大拇指指向洛倫茲力方向。熟練掌握左手定則在判斷洛倫茲力方向時(shí)，需要注意電荷的正負(fù)，因?yàn)檎姾珊拓?fù)電荷在磁場(chǎng)中受力方向是相反的。注意電荷正負(fù)對(duì)于帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題，可以通過(guò)分析洛倫茲力方向和速度方向的關(guān)系，判斷粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。結(jié)合運(yùn)動(dòng)軌跡判斷判斷洛倫茲力方向問(wèn)題掌握安培力公式注意導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向分析磁場(chǎng)分布計(jì)算安培力大小時(shí)，需要掌握安培力公式F=BIL，其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，I為電流強(qiáng)度，L為導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度。在計(jì)算安培力大小時(shí)，需要注意導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向的夾角，因?yàn)榘才嗔Υ笮∨c導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度及導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)。對(duì)于復(fù)雜磁場(chǎng)中的安培力計(jì)算問(wèn)題，需要分析磁場(chǎng)的分布情況，確定導(dǎo)線所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向。計(jì)算安培力大小問(wèn)題分析磁場(chǎng)分布判斷電荷運(yùn)動(dòng)軌跡綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)分析復(fù)雜磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電荷受力情況根據(jù)電荷的初速度方向和受力情況，可以判斷電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而確定其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在分析復(fù)雜磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電荷受力情況時(shí)，需要綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)，如牛頓第二定律、動(dòng)量定理等，分析電荷的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。對(duì)于復(fù)雜磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷受力情況分析，首先需要分析磁場(chǎng)的分布情況，確定各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向。04實(shí)驗(yàn)探究：驗(yàn)證洛倫茲力存在驗(yàn)證磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力，即洛倫茲力的存在。根據(jù)洛倫茲力公式F=qvBsinθF=qvBsinthetaF=qvBsinθ，當(dāng)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到與運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向都垂直的洛倫茲力作用。實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮韺?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)步驟1.搭建實(shí)驗(yàn)裝置，包括電源、磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置、電荷發(fā)射裝置和測(cè)量裝置。2.調(diào)整磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。4.使用測(cè)量裝置記錄電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和相關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄：記錄不同速度、不同入射角度和不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的電荷運(yùn)動(dòng)軌跡和相關(guān)數(shù)據(jù)。3.通過(guò)電荷發(fā)射裝置發(fā)射電荷，并調(diào)整電荷的速度和入射角度。VS通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以觀察到電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)方向與洛倫茲力公式預(yù)測(cè)的方向一致。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，洛倫茲力的大小與電荷的速度、磁場(chǎng)的強(qiáng)度和入射角度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了洛倫茲力的存在，并且表明洛倫茲力對(duì)電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡有顯著影響。此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還提示我們，在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力，例如在粒子加速器、磁約束聚變等領(lǐng)域中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和討論05知識(shí)點(diǎn)總結(jié)與回顧洛倫茲力01運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受到的力，方向垂直于磁場(chǎng)方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向所構(gòu)成的平面，大小F=qvB?；魻栃?yīng)02當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)半導(dǎo)體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場(chǎng)，從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差?；匦铀倨?3利用磁場(chǎng)使帶電粒子作回旋運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)高頻電場(chǎng)反復(fù)加速的裝置。關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)梳理左手定則的應(yīng)用，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，磁感線穿過(guò)手心，則大拇指所指方向即為洛倫茲力方向。洛倫茲力始終與速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，不改變粒子動(dòng)能，但改變其運(yùn)動(dòng)方向。根據(jù)初速度方向與磁場(chǎng)方向的夾角不同，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可分為直線、圓和螺旋線三種情況。當(dāng)初速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)初速度方向與磁場(chǎng)方向成任意角度時(shí)，粒子做等距螺旋運(yùn)動(dòng)。洛倫茲力方向判斷洛倫茲力做功問(wèn)題帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡易錯(cuò)難點(diǎn)辨析01020304重視基礎(chǔ)知識(shí)加強(qiáng)練習(xí)總結(jié)歸納多角度思考復(fù)習(xí)方法和建議對(duì)易錯(cuò)難點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，形成自己的知識(shí)體系，避免在考試中重復(fù)犯錯(cuò)。通過(guò)大量的練習(xí)題加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶，提高解題速度和準(zhǔn)確性。熟練掌握洛倫茲力公式、左手定則等基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，并能夠靈活運(yùn)用。嘗試從多個(gè)角度思考問(wèn)題和解決問(wèn)題，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新思維和發(fā)散思維能力。06練習(xí)題與答案解析010203題目1：關(guān)于洛倫茲力，以下說(shuō)法正確的是A.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定受到洛倫茲力的作用B.洛倫茲力方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，但不一定與磁場(chǎng)方向垂直選擇題部分C.洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷一定不做功D.洛倫茲力的大小總是與電荷的運(yùn)動(dòng)速度和磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比題目2：一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是選擇題部分01020304A.速度越大，周期越長(zhǎng)B.速度越小，半徑越小C.速度方向與磁場(chǎng)方向平行D.速度方向與磁場(chǎng)方向垂直選擇題部分一質(zhì)量為$m$、電荷量為$q$的粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為$B$的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為$R$。求該粒子的速度大小。題目1一質(zhì)子以速度$v$垂直射入磁感強(qiáng)度為$B$的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)過(guò)時(shí)間$t$，質(zhì)子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向與入射方向間的夾角為$theta$。求質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期。題目2計(jì)算題部分【解析】A項(xiàng)錯(cuò)誤，當(dāng)帶電粒子平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛倫茲力作用；B項(xiàng)錯(cuò)誤，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力方向垂直于磁場(chǎng)方向和粒子的速度方向所構(gòu)成的平面，因此洛倫茲力既垂直于粒子運(yùn)動(dòng)的方向，又垂直于磁場(chǎng)的方向；C項(xiàng)正確，由于洛倫茲力方向垂直于粒子的運(yùn)動(dòng)方向，所以洛倫茲力對(duì)粒子不做功；D項(xiàng)錯(cuò)誤，根據(jù)洛倫茲力公式$f=qvB$可知，洛倫茲力的大小與粒子運(yùn)動(dòng)的速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積成正比。選擇題解析題目1【答案】C答案解析及思路點(diǎn)撥題目2【答案】D【解析】A項(xiàng)錯(cuò)誤，由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式$T=frac{2pim}{qB}$可知，粒子的周期與速度無(wú)關(guān)；B項(xiàng)錯(cuò)誤，由半徑公式$r=frac{mv}{qB}$可知，速度越小，半徑越??；C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確，當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，粒子不受洛倫茲力作用，不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子才能在與速度方向垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。答案解析及思路點(diǎn)撥123計(jì)算題解析題目1【答案】$frac{qBR}{m}$【解析】根據(jù)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式$R=frac{mv}{qB}$可得：$v=frac{qBR}{m}$。答案解析及思路點(diǎn)撥VS題目2【答案】$frac{mvsinfrac{thet