第八章第讲 磁场对运动电荷的作用精选文档.ppt
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1、第八章 第讲 磁场对运动电荷的作用本讲稿第一页,共六十五页(单选单选)(2013黄山检测黄山检测)下列各下列各图图中,运中,运动电动电荷的速度方向、磁感荷的速度方向、磁感应应强强度方度方向和向和电电荷的受力方向之荷的受力方向之间间的关系正确的是的关系正确的是()洛伦兹力洛伦兹力(考纲要求考纲要求)【思维驱动】【思维驱动】本讲稿第二页,共六十五页解析解析根据左手定则,根据左手定则,A中中F方向应向上,方向应向上,B中中F方向应向下,故方向应向下,故A错、错、B对对C、D中都是中都是vB,F0,故,故C、D都错都错答案答案B本讲稿第三页,共六十五页1洛伦兹力洛伦兹力:磁:磁场对场对_的作用力的作用
2、力叫洛叫洛伦兹伦兹力力2洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(1)判定方法判定方法:左手定:左手定则则:掌心掌心磁感磁感线线_穿入掌心;穿入掌心;四指四指指向正指向正电电荷运荷运动动的方向或的方向或负负电电荷运荷运动动的的_;拇指拇指指向指向_的方向的方向(2)方向特点方向特点:FB,Fv,即,即F垂直垂直于于B和和v决定的决定的_【知识存盘】【知识存盘】运运动电动电荷荷垂直垂直反方向反方向洛洛伦兹伦兹力力平面平面本讲稿第四页,共六十五页3洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小(1)B时时,洛,洛伦兹伦兹力力F_(0或或180)(2)B时时,洛,洛伦兹伦兹力力F_(90)(3)0时时,洛,洛伦兹伦兹力力F_0q
3、vB0本讲稿第五页,共六十五页试试画出下画出下图图中几种情况下中几种情况下带电带电粒子的运粒子的运动轨动轨迹,并迹,并说说出其运出其运动动性性质质带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动(考纲要求考纲要求)【思维驱动】【思维驱动】本讲稿第六页,共六十五页答案答案本讲稿第七页,共六十五页1若若vB,带电带电粒子不受洛粒子不受洛伦兹伦兹力,在匀力,在匀强强磁磁场场中做中做_运运动动2若若vB,带电带电粒子粒子仅仅受洛受洛伦兹伦兹力作用,在垂直于磁感力作用,在垂直于磁感线线的的平面内以入射速度平面内以入射速度v做做_运运动动3半径和周期公式半径和周期公式:(vB)【知识存盘】【知识存盘】
4、匀速直匀速直线线匀速匀速圆圆周周本讲稿第八页,共六十五页(多选多选)如如图图821所示,一个所示,一个质质量量为为m、电电荷量荷量为为e的粒子从容器的粒子从容器A下方的小孔下方的小孔S,无,无初速度地初速度地飘飘入入电势电势差差为为U的加速的加速电场电场,然,然后垂直后垂直进进入磁感入磁感应应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场中,中,最后打在照相底片最后打在照相底片M上下列上下列说说法正确的法正确的是是 ()质谱仪和回旋加速器的基本原理质谱仪和回旋加速器的基本原理(考纲要求考纲要求)【思维驱动】【思维驱动】图图821本讲稿第九页,共六十五页本讲稿第十页,共六十五页答案答案AC本讲稿第十一页,共
5、六十五页图图822【知识存盘】【知识存盘】1质谱仪质谱仪(1)构造构造:如图:如图822所示,由所示,由粒子源、粒子源、_、_和照相底片等构成和照相底片等构成加速电场加速电场偏转磁场偏转磁场本讲稿第十二页,共六十五页本讲稿第十三页,共六十五页(1)构造构造:如:如图图823所示,所示,D1、D2是半是半圆圆金金属盒,属盒,D形盒的形盒的缝缝隙隙处处接接交流交流电电源源D形盒形盒处处于匀于匀强强磁磁场场中中图图8232回旋加速器回旋加速器相等相等磁感磁感应应强强度度半径半径无关无关本讲稿第十四页,共六十五页记一记记一记1运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用2左
6、手判断洛伦兹力方向,但一定分正、负电荷左手判断洛伦兹力方向,但一定分正、负电荷3洛伦兹力一定不做功洛伦兹力一定不做功4当当vB时粒子做匀速圆周运动时粒子做匀速圆周运动本讲稿第十五页,共六十五页本讲稿第十六页,共六十五页【典例典例1】(单选单选)如如图图824所示,在所示,在竖竖直直绝缘绝缘的的平台上,一个平台上,一个带带正正电电的小球以水平速度的小球以水平速度v0抛出,抛出,落在地面上的落在地面上的A点,若加一垂直点,若加一垂直纸纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场场,则则小球的落点小球的落点 ()考点一洛伦兹力的特点及应用考点一洛伦兹力的特点及应用图图824A仍在仍在A点点 B在在A点左点左侧侧
7、C在在A点右点右侧侧 D无法确定无法确定本讲稿第十七页,共六十五页答案答案C本讲稿第十八页,共六十五页【变式跟踪变式跟踪1】(多选多选)如如图图825所示,所示,ABC为竖为竖直平直平面内的光滑面内的光滑绝缘轨绝缘轨道,其中道,其中AB为倾为倾斜直斜直轨轨道,道,BC为为与与AB相切的相切的圆圆形形轨轨道,并且道,并且圆圆形形轨轨道道处处在匀在匀强强磁磁场场中,磁中,磁场场方向垂直方向垂直纸纸面向里面向里质质量相同的甲、乙、量相同的甲、乙、丙三个小球中,甲球丙三个小球中,甲球带带正正电电、乙球、乙球带负电带负电、丙球不、丙球不带电带电现现将三个小球在将三个小球在轨轨道道AB上分上分别别从不同高
8、从不同高图图825度度处处由静止由静止释释放,都恰好通放,都恰好通过圆过圆形形轨轨道的最高点,道的最高点,则则()本讲稿第十九页,共六十五页A经过经过最高点最高点时时,三个小球的速度相等,三个小球的速度相等B经过经过最高点最高点时时,甲球的速度最小,甲球的速度最小C甲球的甲球的释释放位置比乙球的高放位置比乙球的高 D运运动过动过程中三个小球的机械能均保持不程中三个小球的机械能均保持不变变答案答案CD本讲稿第二十页,共六十五页(1)洛洛伦兹伦兹力的方向力的方向总总是垂直于运是垂直于运动电动电荷速度方向和磁荷速度方向和磁场场方向确定的方向确定的平面平面(2)当当电电荷运荷运动动方向方向发发生生变变
9、化化时时,洛,洛伦兹伦兹力的方向也随之力的方向也随之变变化化(3)用左手定用左手定则则判断判断负电负电荷在磁荷在磁场场中运中运动动所受的洛所受的洛伦兹伦兹力方向力方向时时,要注意判断要注意判断结结果与正果与正电电荷恰好相反荷恰好相反(4)洛洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷荷(或或带电带电体体)不做功,不改不做功,不改变变速度的大小,但它可改速度的大小,但它可改变变运运动电动电荷荷(或或带电带电体体)速度的方向,影响速度的方向,影响带电带电体所受其他力的大小,影响体所受其他力的大小,影响带电带电体的运体的运动时间动时间等等借题发挥借题发挥1洛伦兹力方向的特点洛伦兹力方向的特点本讲稿第二十一页,共
10、六十五页(1)安培力是洛安培力是洛伦兹伦兹力的宏力的宏观观表表现现,二者是相同性,二者是相同性质质的力,都是磁的力,都是磁场场力力(2)安培力可以做功,而洛安培力可以做功,而洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷不做功荷不做功2洛伦兹力与安培力的联系及区别洛伦兹力与安培力的联系及区别本讲稿第二十二页,共六十五页考点二带电粒子在匀强磁场中的运动考点二带电粒子在匀强磁场中的运动图图826本讲稿第二十三页,共六十五页答案答案B本讲稿第二十四页,共六十五页【变式跟踪变式跟踪2】如如图图827(a)所示,在以直角坐所示,在以直角坐标标系系xOy的坐的坐标标原原点点O为圆为圆心、半径心、半径为为r的的圆圆形区域
11、内,存在磁感形区域内,存在磁感应应强强度大小度大小为为B、方向、方向垂直垂直xOy所在平面向里的匀所在平面向里的匀强强磁磁场场一一带电带电粒子由磁粒子由磁场边场边界与界与x轴轴的的交点交点A处处,以速度,以速度v0沿沿x轴负轴负方向射入磁方向射入磁场场,粒子恰好能从磁,粒子恰好能从磁场边场边界与界与y轴轴正半正半轴轴的交点的交点C处处,沿,沿y轴轴正方向射出磁正方向射出磁场场,不,不计带电计带电粒子粒子所受重力所受重力图图827本讲稿第二十五页,共六十五页本讲稿第二十六页,共六十五页本讲稿第二十七页,共六十五页1带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法以
12、题说法以题说法本讲稿第二十八页,共六十五页2带电粒子在有界磁场中的常用几何关系带电粒子在有界磁场中的常用几何关系(1)四个点四个点:分:分别别是入射点、出射点、是入射点、出射点、轨轨迹迹圆圆心和入射速度直心和入射速度直线线与出射速度直与出射速度直线线的交点的交点(2)三个角三个角:速度偏:速度偏转转角、角、圆圆心角、弦切角,其中偏心角、弦切角,其中偏转转角等于角等于圆圆心角,心角,也等于弦切角的也等于弦切角的2倍倍本讲稿第二十九页,共六十五页考点三有界磁场中的临界问题考点三有界磁场中的临界问题图图828本讲稿第三十页,共六十五页本讲稿第三十一页,共六十五页本讲稿第三十二页,共六十五页本讲稿第三
13、十三页,共六十五页本讲稿第三十四页,共六十五页图图8212【变式跟踪变式跟踪3】如如图图8212所示,所示,M,N为为两两块块带带等量异种等量异种电电荷的平行金属板,两板荷的平行金属板,两板间电压间电压可可取从零到某一最大取从零到某一最大值值之之间间的各种数的各种数值值静止的静止的带电带电粒子粒子带电带电荷量荷量为为q,质质量量为为m(不不计计重力重力),从点,从点P经电场经电场加速后,从小孔加速后,从小孔Q进进入入N板右板右侧侧的的匀匀强强磁磁场场区域,磁感区域,磁感应应强强度大小度大小为为B,方向垂直于,方向垂直于纸纸面向外,面向外,CD为为磁磁场边场边界上的一界上的一绝缘绝缘板,它与板,
14、它与N板的板的夹夹角角为为45,孔,孔Q到板的下端到板的下端C的距离的距离为为L,当,当M,N两板两板间电压间电压取最大取最大值时值时,粒子恰垂,粒子恰垂直打在直打在CD板上,求:板上,求:本讲稿第三十五页,共六十五页本讲稿第三十六页,共六十五页本讲稿第三十七页,共六十五页1三步解决带电粒子在有界磁场中的运动问题三步解决带电粒子在有界磁场中的运动问题(1)定圆心,画轨迹定圆心,画轨迹(2)找几何关系,确定物理量找几何关系,确定物理量(3)画动态圆,定临界状态画动态圆,定临界状态2解决带电粒子在磁场中的临界问题的关键解决带电粒子在磁场中的临界问题的关键解决此解决此类问题类问题,关,关键键在于在于
15、(1)运用运用动态动态思思维维,寻寻找找临临界点,确定界点,确定临临界状界状态态(2)根据粒子的速度方向找出半径方向,同根据粒子的速度方向找出半径方向,同时时由磁由磁场边场边界和界和题设题设条件画好条件画好轨轨迹、定好迹、定好圆圆心,建立几何关系心,建立几何关系 借题发挥借题发挥本讲稿第三十八页,共六十五页(3)巧巧记记带电带电粒子在不同粒子在不同边边界磁界磁场场中运中运动动的几种常的几种常见见情况:情况:直直线边线边界:界:进进出磁出磁场场具有具有对对称性,如称性,如图图829所示所示图图829本讲稿第三十九页,共六十五页平行平行边边界:存在界:存在临临界条件,如界条件,如图图8210所示所
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