2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題八 磁場(chǎng) 第2講 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課件.ppt

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第2講 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 一 洛倫茲力 運(yùn)動(dòng) qvB 0 1 定義 電荷在磁場(chǎng)中受到的力 叫洛倫茲力 2 大小 1 當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí) 電荷所受洛倫茲力f 2 當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行時(shí) 電荷所受洛倫茲力f 3 方向 B和v 1 判定方法 應(yīng)用左手定則 注意四指應(yīng)指向電流的方向 即正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向 2 特點(diǎn) f B f v 即f垂直于 決定的平面 基礎(chǔ)檢測(cè) 1 如圖8 2 1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 向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) 圖8 2 1 解析 由安培定則知 環(huán)形導(dǎo)線在示波管處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外 由左手定則可判斷 電子受到的洛倫茲力方向向上 A正確 答案 A 1 速度與磁場(chǎng)平行時(shí) 帶電粒子不受洛倫茲力 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做 運(yùn)動(dòng) 2 速度與磁場(chǎng)垂直時(shí) 帶電粒子受洛倫茲力作用 在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做 運(yùn)動(dòng) 二 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 勻速圓周 qvB 勻速直線 基礎(chǔ)檢測(cè) 2 質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N 以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 運(yùn)行的半圓軌跡如圖 8 2 2中虛線所示 下列表述正確的是 A M帶負(fù)電 N帶正電B M的速率小于N的速率C 洛倫茲力對(duì)M N做正功D M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間答案 A 圖8 2 2 考點(diǎn)1 對(duì)洛倫茲力的理解 重點(diǎn)歸納1 分析洛倫茲力要注意以下幾點(diǎn) 1 判斷洛倫茲力的方向要注意區(qū)分正 負(fù)電荷 2 洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動(dòng)方向而變化 3 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)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(chǎng)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 3 洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較 考題題組 1 下列關(guān)于洛倫茲力的說法中 正確的是 A 只要速度大小相同 所受洛倫茲力就相同B 如果把 q改為 q 且速度反向 大小不變 則洛倫茲力的大小 方向均不變C 洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直 磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D 粒子在只受到洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 速度均不變答案 B 圖8 2 3 A 小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)B 小球一直做勻速直線運(yùn)動(dòng) C 小球?qū)ψ烂娴膲毫ο葴p小后增大D 小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃?答案 BD 考點(diǎn)2 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題 重點(diǎn)歸納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圓心 2 兩種情形 已知入射方向和出射方向時(shí) 可通過入射點(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 圖8 2 4 2 運(yùn)動(dòng)軌跡與磁場(chǎng)邊界的關(guān)系 1 剛好穿出磁場(chǎng)邊界的條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 的軌跡與邊界相切 2 當(dāng)速率v一定時(shí) 弧長(zhǎng)越長(zhǎng) 軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角越 大 則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng) 3 圓周運(yùn)動(dòng)中相關(guān)的對(duì)稱規(guī)律 從同一直線邊界射入的粒子 再?gòu)倪@一邊界射出時(shí) 速度與邊界的夾角相等 在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi) 沿徑向射入的粒子 必沿徑向 射出 5 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的程序解題 法 三步法 1 畫軌跡 即確定圓心 用幾何方法求半徑并畫出軌 跡 2 找聯(lián)系 軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度 運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系 偏轉(zhuǎn)角度與圓心角 運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期相聯(lián)系 3 用規(guī)律 即利用牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 特別是周期公式 半徑公式 考向1 圓形磁場(chǎng)區(qū)域 1 圓形邊界中 若帶電粒子沿徑向射入必沿徑向射出 如圖8 2 5所示 軌跡圓與區(qū)域圓形成相交圓 巧用幾何關(guān)系解決 圖8 2 5 2 帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中不沿徑向射入或射出 軌跡圓與區(qū)域圓相交 抓住兩圓心 巧用對(duì)稱性解決 圖8 2 6 直線邊界 進(jìn) 出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性 如圖8 2 考向27所示 甲 丙 乙 圖8 2 7 考題題組 4 多選 如圖8 2 8所示 兩個(gè)初速度大小相同的同種離子a和b 從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 最后 圖8 2 8 打到屏P上 不計(jì)重力 下列說法正確的有 A a b均帶正電B a在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的短C a在磁場(chǎng)中飛行的路程比b的短D a在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近 考向3 平行邊界 存在臨界條件 如圖8 2 9所示 甲 丙 乙圖8 2 9 5 2017年湖南長(zhǎng)沙模擬 如圖8 2 10所示 一個(gè)理想邊界為PQ MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 磁場(chǎng)寬度為d 方向垂直紙面向里 一電子從O點(diǎn)沿紙面垂直PQ以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng) 若電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為2d O 在MN上 且OO 與MN垂直 下列判斷正確的是 考題題組 圖8 2 10 圖D49 考點(diǎn)3 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的臨界極值問題 重點(diǎn)歸納帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) 常常遇到穿出不穿出磁場(chǎng) 速度大小 時(shí)間長(zhǎng)短等問題 這就是臨界極值問題 解決這類問題的關(guān)鍵是 尋找臨界點(diǎn) 2 當(dāng)速度v大小一定時(shí) 弧長(zhǎng) 或弦長(zhǎng) 越長(zhǎng) 圓心角越大 則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng) 旋轉(zhuǎn)圓 3 當(dāng)速度v大小變化時(shí) 圓心角越大的 運(yùn)動(dòng)時(shí)間越 長(zhǎng) 縮放圓 1 尋找臨界點(diǎn)的方法 1 剛好穿出磁場(chǎng)邊界的條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與邊界相切 2 解題方法 1 確定臨界狀態(tài) 以題目中 恰好 最大 最高 至少 等關(guān)鍵性詞語(yǔ)為突破口 確定臨界狀態(tài) 2 定圓心 畫軌跡 求半徑 尋找臨界極值的出現(xiàn)條 件 3 利用合適的物理規(guī)律和數(shù)學(xué)方法求解 考題題組 6 2016年新課標(biāo) 卷 平面OM和平面ON之間的夾角為30 其橫截面 紙面 如圖8 2 11所示 平面OM上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直于紙面向外 一帶電粒子的質(zhì)量為m 電荷量為q q 0 粒子沿紙面以大小為v的速度從OM的某點(diǎn)向左上方射入磁場(chǎng) 速度與OM成30 角 已知該粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與ON只有一個(gè)交點(diǎn) 并從OM上另一點(diǎn)射出磁場(chǎng) 不計(jì)重力 粒子 離開磁場(chǎng)的出射點(diǎn)到兩平面交線O的距離為 圖8 2 11 圖D50 答案 D 7 多選 如圖8 2 12所示 M N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板 兩板間電壓可取從零到某一最大值之間的任意值 靜止的帶電粒子帶電荷量為 q 質(zhì)量為m 不計(jì)重力 從點(diǎn)P經(jīng)電場(chǎng)加速后 從小孔Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直于紙面向外 CD為磁場(chǎng)邊界上的一絕緣板 它與N板的夾角為 30 孔Q到板的下端C的距離為L(zhǎng) 當(dāng)M N兩板間電壓取最 大值時(shí) 粒子恰垂直打在CD板上 則 圖8 2 12 圖D51 考點(diǎn)4帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解模型 續(xù)表 8 如圖8 2 13所示 在某裝置中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直于xOy所在的紙面向外 某時(shí)刻在x l0 y 0處 一質(zhì)子沿y軸的負(fù)方向進(jìn)入磁場(chǎng) 同一時(shí)刻 在x l0 y 0處 一個(gè) 粒子 氦原子核 進(jìn)入磁場(chǎng) 速度方向與磁場(chǎng)垂直 不考慮質(zhì)子與 粒子的相互作用 設(shè)質(zhì)子p的質(zhì)量為m 電量為e 求 1 如果質(zhì)子經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O 它的速度為多大 2 如果 粒子與質(zhì)子在坐標(biāo)原點(diǎn)相遇 粒子的速度應(yīng)為何值 方向如何 考題題組 圖8 2 13 圖D52 易錯(cuò)點(diǎn)混淆運(yùn)動(dòng)半徑與圓形磁場(chǎng)半徑 例4 如圖8 2 14所示 帶負(fù)電的粒子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 出磁場(chǎng)時(shí)速度偏離原方向60 角 已知帶電粒子質(zhì)量m 3 10 20kg 電量q 1 10 13C 速度v0 1 105m s 磁場(chǎng)區(qū)域的半徑R 3 10 1m 不計(jì)重力 求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 圖8 2 14 圖8 2 15