高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 磁場(chǎng) 第20課時(shí) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課件.ppt

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第20課時(shí)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 知識(shí)點(diǎn)一洛倫茲力的方向 c c 1 2016 寧波學(xué)考模擬 如圖1所示 觀察陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 實(shí)驗(yàn)中 當(dāng)條形磁鐵一端從后方垂直屏幕靠近陰極射線管 圖中從左向右運(yùn)動(dòng)的電子向上偏轉(zhuǎn) 對(duì)該實(shí)驗(yàn) 下列說(shuō)法正確的是 圖1 A 條形磁鐵的N極靠近陰極射線管 陰極射線受到洛倫茲力向上B 條形磁鐵的N極靠近陰極射線管 陰極射線受到洛倫茲力向下C 條形磁鐵的S極靠近陰極射線管 陰極射線受到洛倫茲力向下D 條形磁鐵的S極靠近陰極射線管 陰極射線受到洛倫茲力向上解析由于電子從左向右運(yùn)動(dòng) 電子向上偏轉(zhuǎn) 受到的洛倫茲力方向向上 由左手定則可知磁場(chǎng)方向從后向前 即條形磁鐵的N極靠近陰極射線管 選項(xiàng)A正確 答案A 2 2016 溫州學(xué)考模擬 老師在課堂上做了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn) 裝置如圖2所示 在容器的中心放一個(gè)圓柱形電極B 沿容器邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極A 把A和B分別與電源的兩極相連 然后在容器內(nèi)放入液體 將該容器放在磁場(chǎng)中 液體就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來(lái) 王同學(xué)回去后重復(fù)老師的實(shí)驗(yàn)步驟 但液體并沒(méi)有旋轉(zhuǎn)起來(lái) 造成這種現(xiàn)象的原因可能是該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 圖2 A 將磁鐵的磁極倒置了B 將直流電源的正負(fù)極接反了C 使用的液體為能導(dǎo)電的飽和食鹽溶液D 使用的電源為50Hz的低壓交流電源解析通電液體在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力作用而旋轉(zhuǎn) 將磁鐵的磁極倒置 電源正負(fù)極接反 換用飽和食鹽溶液都能使液體旋轉(zhuǎn) 當(dāng)使用低壓交流電源時(shí) 由于電流方向不斷改變 所受磁場(chǎng)力方向迅速改變 因此液體并不旋轉(zhuǎn) 選項(xiàng)D正確 答案D 知識(shí)點(diǎn)二洛倫茲力大小 c c 3 有關(guān)電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的說(shuō)法中 正確的是 A 電荷在磁場(chǎng)中一定受磁場(chǎng)力的作用B 當(dāng)電荷平行于電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí) 不受電場(chǎng)力的作用C 電荷受電場(chǎng)力的方向與該處的電場(chǎng)方向一致D 電荷若受磁場(chǎng)力 則受力方向與該處的磁場(chǎng)方向垂直 解析電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力 其方向與正電荷所受電場(chǎng)力方向相同 選項(xiàng)B C錯(cuò)誤 當(dāng)電荷靜止或運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行 電荷不受磁場(chǎng)力的作用 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 磁場(chǎng)力的方向一定垂直于磁場(chǎng)方向 選項(xiàng)D正確 答案D 4 如圖3所示 一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管 忽略重力 電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是 圖3 A 當(dāng)從a端通入電流時(shí) 電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B 當(dāng)從b端通入電流時(shí) 電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C 不管從哪端通入電流 電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng)D 不管從哪端通入電流 電子都做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析由于長(zhǎng)通電螺線管中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向平行于螺線管的中心軸線 與電子的運(yùn)動(dòng)方向平行 則電子在磁場(chǎng)中不受洛倫茲力 電子重力不計(jì) 則電子做勻速直線運(yùn)動(dòng) 答案C 易錯(cuò)點(diǎn)一不能正確理解洛倫茲力的特點(diǎn)1 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 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(chǎng)中不一定受洛倫茲力作用 4 根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力方向 但一定分正 負(fù)電荷 5 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 練1 兩個(gè)質(zhì)量相同 所帶電荷量相等的帶電粒子a b 以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4 不計(jì)粒子的重力 則下列說(shuō)法正確的是 圖4 A a粒子帶正電 b粒子帶負(fù)電B a粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力較大C b粒子動(dòng)能較大D b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng) 答案C 疑難點(diǎn)二帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 圓心的確定 1 已知入射點(diǎn) 出射點(diǎn) 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5甲所示 P為入射點(diǎn) M為出射點(diǎn) 圖5 2 已知入射方向 入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí) 可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線 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)就是圓弧軌跡的圓心 如圖乙所示 P為入射點(diǎn) M為出射點(diǎn) 2 半徑的計(jì)算可利用物理學(xué)公式或幾何知識(shí) 勾股定理 三角函數(shù)等 求出半徑大小 練2 多選 如圖6 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) 最后打到屏P上 不計(jì)重力 下列說(shuō)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 圖6 答案AD 疑難點(diǎn)三帶電粒子在磁場(chǎng)中極值 臨界問(wèn)題1 臨界問(wèn)題的分析思路物理現(xiàn)象從一種狀態(tài)變化成另一種狀態(tài)時(shí)存在著一個(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件稱為臨界條件 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 2 帶電體在磁場(chǎng)中的臨界問(wèn)題的處理方法 1 帶電體在磁場(chǎng)中 離開(kāi)一個(gè)面的臨界狀態(tài)是對(duì)這個(gè)面的壓力為零 2 射出或不射出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài)是帶電體運(yùn)動(dòng)的軌跡與磁場(chǎng)邊界相切 圖7 答案B 疑難點(diǎn)四帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題1 帶電粒子電性不確定形成多解受洛倫茲力作用的帶電粒子 可能帶正電 也可能帶負(fù)電 在相同的初速度條件下 正 負(fù)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡不同 因而形成多解 如圖8所示 圖8 2 磁場(chǎng)方向不確定形成多解有些題目只告訴了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 而未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 此時(shí)必須考慮由磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定而形成的多解 如圖9所示 圖9 3 臨界狀態(tài)不唯一形成多解如圖10所示 帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí) 由于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀 因此 它可能直接穿過(guò)去了 也可能轉(zhuǎn)過(guò)180 從入射界面反向飛出 于是形成了多解 圖10 圖11 真題示例 例 2015 9月浙江選考測(cè)試卷 某科研小組設(shè)計(jì)了一個(gè)粒子探測(cè)裝置 如圖12甲所示 一個(gè)截面半徑為R的圓筒 筒長(zhǎng)大于2R 水平固定放置 筒內(nèi)分布著垂直于軸線的水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 圖乙為圓筒的入射截面 圖丙為豎直方向過(guò)筒軸的切面 質(zhì)量為m 電荷量為q的正離子以不同的初速度垂直于入射截面射入筒內(nèi) 圓筒內(nèi)壁布滿探測(cè)器 可記錄粒子到達(dá)筒壁的位置 筒壁上的P點(diǎn)和Q點(diǎn)與入射面的距離分別為R和2R 離子碰到探測(cè)器即被吸收 忽略離子間的相互作用 甲 乙 丙圖12 1 離子從O點(diǎn)垂直射入 偏轉(zhuǎn)后到達(dá)P點(diǎn) 求該入射離子的速度v0 2 離子從OC線上垂直射入 求位于Q點(diǎn)處的探測(cè)器接收到的離子的入射速度范圍 3 若離子以第 2 問(wèn)求得范圍內(nèi)的速度垂直入射 從入射截面的特定區(qū)域入射的離子偏轉(zhuǎn)后仍能到達(dá)距入射面為2R的筒壁位置 畫(huà)出此入射區(qū)域的形狀并求其面積 沖刺訓(xùn)練 1 如圖13所示 a是豎直平面P上的一點(diǎn) P前有一條形磁鐵垂直于P 且S極朝向a點(diǎn) P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場(chǎng)的共同作用下 在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過(guò)a點(diǎn) 在電子經(jīng)過(guò)a點(diǎn)的瞬間 條形磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)該電子的作用力的方向 圖13 A 向上B 向下C 向左D 向右解析條形磁鐵的磁感線在a點(diǎn)垂直P(pán)向外 電子在條形磁鐵的磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng) 由左手定則可得電子所受洛倫茲力的方向向上 A正確 答案A 2 2016 麗水學(xué)考模擬 兩相鄰勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同 方向平行 一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子 不計(jì)重力 從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后 粒子的 A 軌道半徑減小 角速度增大B 軌道半徑減小 角速度減小C 軌道半徑增大 角速度增大D 軌道半徑增大 角速度減小 答案D 3 在真空室中 有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 三個(gè)質(zhì)子1 2和3分別以大小相等 方向如圖14所示的初速度v1 v2和v3經(jīng)過(guò)平板MN上的小孔O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 這三個(gè)質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔O的距離分別是s1 s2和s3 不計(jì)質(zhì)子重力 則有 圖14 A s1 s2 s3B s1 s2 s3C s1 s3 s2D s1 s3 s2解析由已知條件可知三個(gè)質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相等 由于初速度v1和v3的方向與MN的夾角相等 所以這兩個(gè)質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡正好能組合成一個(gè)完整的圓 則這兩個(gè)質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔的距離是相等的 且小于軌跡圓的直徑 而初速度為v2的質(zhì)子方向與MN垂直 則它的運(yùn)動(dòng)軌跡正好是半圓 所以質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔的距離恰好是圓的直徑 即s1 s3 s2 D正確 答案D 4 如圖15所示 有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界線SP MN 速率不同的同種帶電粒子從S點(diǎn)沿SP方向同時(shí)射入磁場(chǎng) 其中穿過(guò)a點(diǎn)的粒子速度v1與MN垂直 穿過(guò)b點(diǎn)的粒子速度v2與MN成60 角 設(shè)兩粒子從S到a b所需時(shí)間分別為t1和t2 則t1 t2為 重力不計(jì) 圖15 A 1 3B 4 3C 1 1D 3 2 答案D 圖16 答案B