高三物理一輪復(fù)習(xí)課件92磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

1、【想一想】 如圖所示是電子射線管示意圖接通電源后，電子射線由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線,第2單元磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用,基礎(chǔ)探究,洛倫茲力,(1)若將某一磁鐵靠近射線管，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ (2)影響亮線的偏轉(zhuǎn)方向的因素有哪些？ 提示：(1)亮線發(fā)生彎曲(2)運(yùn)動(dòng)電荷的電性運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向,【填一填】 1洛倫茲力定義：電荷在磁場(chǎng)中所受的力 2洛倫茲力大小 (1)vB時(shí)，F(xiàn)0. (2)vB時(shí)，F(xiàn) . (3)v與B夾角為時(shí)，F(xiàn). 3洛倫茲力方向 (1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向,qvB,qvBsin_,運(yùn)動(dòng),(2)方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)v

2、.即F垂直于 決定的平面(注意B和v可以有任意夾角) 由于F始終 v的方向，故洛倫茲力永不做功,B、v,垂直于,【想一想】 (1)下圖中的幾種情況，帶電粒子做什么運(yùn)動(dòng)？ (2)試畫(huà)出圖中幾種情況下帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),【填一填】 1vB時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 若vB，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做 運(yùn)動(dòng) 2vB時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 若vB，帶電粒子僅受 作用，在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v的大小做運(yùn)動(dòng),勻速直線,洛倫茲力,勻速圓周,基礎(chǔ)自測(cè) 1下列說(shuō)法正確的是() A運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，一定受到洛倫茲力的作用 B運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定

3、為零 C洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子的速度 D洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功 解析：運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，若運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行，就不受洛倫茲力，A錯(cuò)；運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零，B錯(cuò)；洛倫茲力不能改變帶電粒子的動(dòng)能，但能改變帶電粒子的速度方向，C錯(cuò)；洛倫茲力永不做功，D對(duì) 答案：D,2如圖所示，電子槍射出的電子束進(jìn)入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將() A向上偏轉(zhuǎn)B向下偏轉(zhuǎn) C向紙外偏轉(zhuǎn) D向紙里偏轉(zhuǎn) 解析：由安培定則可判斷通過(guò)示波管的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，由左手定則可知電子束在洛倫茲力作用下向上偏

4、轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A正確 答案：A,3兩個(gè)電荷量相等的帶電粒子，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只受洛倫茲力作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)下列說(shuō)法中正確的是() A若它們的運(yùn)動(dòng)周期相等，則它們的質(zhì)量相等 B若它們的運(yùn)動(dòng)周期相等，則它們的速度大小相等 C若它們的軌跡半徑相等，則它們的質(zhì)量相等 D若它們的軌跡半徑相等，則它們的速度大小相等 答案：A,答案：C,【互動(dòng)探究】 1洛倫茲力和安培力從宏觀上和微觀上看有什么關(guān)系？ 2洛倫茲力的方向與電荷運(yùn)動(dòng)的方向和磁場(chǎng)方向有什么樣的關(guān)系？ 3電荷在電場(chǎng)中和磁場(chǎng)中受力和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)有哪些區(qū)別？ 【核心突破】 1洛倫茲力和安培力的關(guān)系 洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向

5、移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2洛倫茲力的特點(diǎn),對(duì)洛倫茲力的理解,【核心突破】 1洛倫茲力和安培力的關(guān)系 洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2洛倫茲力的特點(diǎn) (1)洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷速度方向和磁場(chǎng)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(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化 (3)用左手定則判斷負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的洛倫茲力時(shí)，要注意將四指指向電荷運(yùn)動(dòng)的反方向,3洛倫茲力與靜電力的比較,特別提醒洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永不做功，而安培力對(duì)通電導(dǎo)

6、線可做正功，可做負(fù)功，也可不做功,【典例1】 在如圖所示寬度范圍內(nèi)，用場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)可使初速度是v0的某種正粒子偏轉(zhuǎn)角在同樣寬度范圍內(nèi)，若改用方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使該粒子穿過(guò)該區(qū)域，并使偏轉(zhuǎn)角也為(不計(jì)粒子的重力)，問(wèn)： (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？ (2)粒子穿過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的時(shí)間之比是多大？,思路探究(1)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做_運(yùn)動(dòng) 水平方向做_運(yùn)動(dòng) 豎直方向做_運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)時(shí)間：_. (2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做_運(yùn)動(dòng) 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑_ 角和圓心角的關(guān)系：_. 在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：_.,答案：C,【互動(dòng)探究】 1你熟悉的常見(jiàn)有界磁場(chǎng)有哪些？帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)

7、動(dòng)的特點(diǎn)有哪些？ 2帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如何確定圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)時(shí)間？ 【核心突破】 1圓心的確定 (1)基本思路：與速度方向垂直的直線和圖中弦的中垂線一定過(guò)圓心 (2)兩種常見(jiàn)情形： 已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)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a所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)),帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以先通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，再連接入射點(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(如圖甲b所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)),2帶電粒子在不同邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) (

8、1)直線邊界(進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱(chēng)性，如圖乙) (2)平行邊界(存在臨界條件，如圖丙),(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖丁) 3半徑的確定和計(jì)算 利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)，并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：,3半徑的確定和計(jì)算 利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)，并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)： (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(如圖所示)，即2t. (2)相對(duì)的弦切角相等，與相鄰的弦切角 互補(bǔ)，即 180.,思路點(diǎn)撥,答案B,2(2014年淮南模擬)如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上，有兩個(gè)質(zhì)量和電荷量

9、均相同的正負(fù)離子(不計(jì)重力)，從點(diǎn)O以相同的速率先后射入磁場(chǎng)中，入射方向與邊界成角，則下列關(guān)于正負(fù)離子在磁場(chǎng)中的說(shuō)法不正確的是() A運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 B運(yùn)動(dòng)軌道的半徑相同 C重新回到邊界時(shí)速度的大小和方向相同 D重新回到邊界的位置與O點(diǎn)距離相等,答案：A,帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界、極值問(wèn)題處理方法,方法概述 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一直是高考命題熱點(diǎn)，因?yàn)橛薪绱艌?chǎng)的存在打破帶電粒子完整的圓周運(yùn)動(dòng)，由于存在“恰好”、“至少”、“最大”、“最小”等現(xiàn)象而出現(xiàn)了臨界或極值問(wèn)題 問(wèn)題類(lèi)型 1臨界問(wèn)題的分析對(duì)象是臨界狀態(tài)，臨界狀態(tài)就是指物理現(xiàn)象從一種狀態(tài)變化成另一種狀態(tài)的中間過(guò)程，這時(shí)存在著一

10、個(gè)過(guò)渡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為臨界狀態(tài)點(diǎn)與臨界狀態(tài)相關(guān)的物理?xiàng)l件則稱(chēng)為臨界條件，臨界條件是解決臨界問(wèn)題的突破點(diǎn) 2所謂極值問(wèn)題就是對(duì)題中所求的某個(gè)物理量最大值或最小值的分析或計(jì)算,解題思路 以題目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等詞語(yǔ)為突破口，借助半徑R和速度v(或磁場(chǎng)B)之間的約束關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)軌跡分析，確定軌跡圓和邊界的關(guān)系，找出臨界點(diǎn)，然后利用數(shù)學(xué)方法求解極值 1臨界問(wèn)題的一般解題模式為： (1)找出臨界狀態(tài)及臨界條件； (2)總結(jié)臨界點(diǎn)的規(guī)律； (3)解出臨界量； (4)分析臨界量列出公式 2極值問(wèn)題的求解思路一般有以下兩種：一是根據(jù)題給條件列出函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行分析、討論；二是借助于幾何圖形進(jìn)行直觀分析,【典例】(2014年阜陽(yáng)調(diào)研)(14分)如圖所示，中軸線PQ將矩形區(qū)域MNDC分成上下兩部分，上部分充滿(mǎn)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下部分充滿(mǎn)垂直