《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件--第八章-磁场第2单元--磁场对运动电荷的作用(87张ppt).ppt

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1、洛洛伦兹伦兹力力想一想想一想 来自宇宙的来自宇宙的质质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，道上空的某一点，则这则这些些质质子在子在进进入地球周入地球周围围的空的空间时间时，将相，将相对该对该点向哪个方向偏？点向哪个方向偏？提示提示地球表面地磁地球表面地磁场场方向由南向北，方向由南向北，质质子是子是氢氢原子核，原子核，带带正正电电荷。根据左手定荷。根据左手定则则可判定，可判定，质质子自赤道上空子自赤道上空竖竖直下落直下落过过程中受洛程中受洛伦兹伦兹力方向向力方向向东东，故相，故相对该对该点向点向东东偏。偏。记记一一记记 1洛洛伦兹伦兹力力 磁磁场对

2、场对 的作用力。的作用力。2洛洛伦兹伦兹力的方向力的方向 左手定左手定则则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；并且都与手掌在同一个平面内；让让磁感磁感线线从掌心从掌心进进入，并入，并使四指指向使四指指向 运运动动的方向，的方向，这时这时 所指的方所指的方向就是运向就是运动动的正的正电电荷在磁荷在磁场场中所受洛中所受洛伦兹伦兹力的方向。力的方向。运运动电动电荷荷正正电电荷荷拇指拇指 3洛洛伦兹伦兹力的大小力的大小F ，为为v与与B的的夹夹角，如角，如图图821所示。所示。(1)vB时时，0或或180，洛，洛伦兹伦兹力力F 。(2

3、)vB时时，90，洛，洛伦兹伦兹力力F 。(3)v0时时，洛，洛伦兹伦兹力力F 。图图821qvBsin qvB00试试一一试试1如如图图822所示，所示，电电子子枪枪射出的射出的电电子束子束进进入示波管，入示波管，在示波管正下方有在示波管正下方有竖竖直放置的通直放置的通电环电环形形导线导线，则则示波管示波管中的中的电电子束将子束将 ()图图822A向上偏向上偏转转B向下偏向下偏转转C向向纸纸外偏外偏转转 D向向纸纸里偏里偏转转解析：解析：环环形形导线导线在示波管在示波管处产处产生的磁生的磁场场方向垂直于方向垂直于纸纸面面向外，由左手定向外，由左手定则则可判断，可判断，电电子受到的洛子受到的洛

4、伦兹伦兹力向上，力向上，故故A正确。正确。答案：答案：A带电带电粒子在匀粒子在匀强强磁磁场场中的运中的运动动想一想想一想 一一电电子在匀子在匀强强磁磁场场中，以一正中，以一正电电荷荷为圆为圆心在一心在一圆轨圆轨道道上运行。磁上运行。磁场场方向垂直于它的运方向垂直于它的运动动平面，平面，电场电场力恰好是磁力恰好是磁场场作用在作用在电电子上的磁子上的磁场场力的力的3倍，倍，电电子子电电荷量荷量为为e，质质量量为为m，磁感磁感应应强强度度为为B，那么，那么电电子运子运动动的角速度可能的角速度可能为为多少？多少？超超链链接接记记一一记记 1洛洛伦兹伦兹力的特点力的特点 洛洛伦兹伦兹力不改力不改变带电变

5、带电粒子速度的粒子速度的 ，或者，或者说说，洛洛伦兹伦兹力力对带电对带电粒子不做功。粒子不做功。2粒子的运粒子的运动动性性质质 (1)若若v0B，则则粒子粒子 ，在磁，在磁场场中做匀中做匀速直速直线线运运动动。(2)若若v0B，则带电则带电粒子在匀粒子在匀强强磁磁场场中做中做 。大小大小不受洛不受洛伦兹伦兹力力匀速匀速圆圆周运周运动动 3半径和周期公式半径和周期公式 (1)洛洛伦兹伦兹力方向力方向总总与速度方向垂直，正好起到了向与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。根据牛心力的作用。根据牛顿顿第二定律，表达式第二定律，表达式为为 。(2)半径公式半径公式r ，周期公式，周期公式T 。试试一一

6、试试图图823解析：解析：带带正正电电的粒子射入磁的粒子射入磁场场后，由后，由于受到洛于受到洛伦兹伦兹力的作用，粒子将沿如力的作用，粒子将沿如图图所示虚所示虚线线所示的所示的轨轨迹运迹运动动，从，从A点点射出磁射出磁场场，O、A间间的距离的距离为为l，射出，射出磁磁场时场时速度的大小仍速度的大小仍为为v0，射出，射出的方向与的方向与x轴轴的的夹夹角仍角仍为为。由洛由洛伦兹伦兹力公式和牛力公式和牛顿顿运运动动定律可得定律可得质谱仪质谱仪和回旋加速器和回旋加速器记记一一记记 1质谱仪质谱仪 (1)构造：如构造：如图图824所示，由粒子源、所示，由粒子源、和照相底片等构成。和照相底片等构成。图图82

7、4加速加速电场电场匀匀强强磁磁场场 2回旋加速器回旋加速器 (1)构造：如构造：如图图825所示，所示，D1、D2是是半半圆圆金属盒，金属盒，D形盒的形盒的缝缝隙隙处处接接 电电源。源。D形盒形盒处处于匀于匀强强磁磁场场中。中。交流交流图图825相等相等磁感磁感应应强强度度B半径半径R无关无关试试一一试试3如如图图826是是质谱仪质谱仪的工作原理示意的工作原理示意图图。带电带电粒子粒子被加速被加速电场电场加速后，加速后，进进入速度入速度选择选择器。速度器。速度选择选择器内器内相互正交的匀相互正交的匀强强磁磁场场和匀和匀强强电场电场的的强强度分度分别为别为B和和E。平板平板S上有可上有可让让粒子

8、通粒子通过过的狭的狭缝缝P和和记录记录粒子位置的胶粒子位置的胶片片A1A2。平板。平板S下方有下方有强强度度为为B0的匀的匀强强磁磁场场。下列表述。下列表述正确的是正确的是 ()图图826A质谱仪质谱仪是分析同位素的重要工具是分析同位素的重要工具B速度速度选择选择器中的磁器中的磁场场方向垂直于方向垂直于纸纸面向外面向外C能通能通过过狭狭缝缝P的的带电带电粒子的速率等于粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝缝P，粒子的比荷越小，粒子的比荷越小答案：答案：ABC对对洛洛伦兹伦兹力的理解力的理解 1.洛洛伦兹伦兹力和安培力的关系力和安培力的关系 洛洛伦兹伦兹

9、力是力是单单个运个运动电动电荷在磁荷在磁场场中受到的力，而安培中受到的力，而安培力是力是导导体中所有定向移体中所有定向移动动的自由的自由电电荷受到的洛荷受到的洛伦兹伦兹力的宏力的宏观观表表现现。2洛洛伦兹伦兹力的特点力的特点 (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平面，所以洛方向确定的平面，所以洛伦兹伦兹力只改力只改变变速度的方向，速度的方向，不改不改变变速度的大小，即洛速度的大小，即洛伦兹伦兹力永不做功。力永不做功。(2)当当电电荷运荷运动动方向方向发发生生变变化化时时，洛，洛伦兹伦兹力的方向力的方向也随之也随之变变化。化

10、。(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力时时，要注意将四指指向，要注意将四指指向电电荷运荷运动动的反方向。的反方向。3洛洛伦兹伦兹力与力与电场电场力的比力的比较较 内容内容对应对应力力比比较项较项目目洛洛伦兹伦兹力力F电场电场力力F性性质质磁磁场对场对在其中运在其中运动动电电荷的作用力荷的作用力电场对电场对放入其中放入其中电电荷的作用力荷的作用力正正电电荷与荷与电场电场方向方向相同，相同，负电负电荷与荷与电电场场方向相反方向相反一定是一定是FB，Fv力方向与力方向与场场方向方向的关系的关系FqEFqvB(vB)大小大小电场电场中的中的

11、电电荷一定荷一定受到受到电场电场力作用力作用v0且且v不与不与B平行平行产产生条件生条件电场电场力力F洛洛伦兹伦兹力力F对应对应力力内容内容比比较项较项目目既可以改既可以改变电变电荷运荷运动动的的速度大小，也可以改速度大小，也可以改变变电电荷运荷运动动的方向的方向只改只改变电变电荷运荷运动动的的速度方向，不改速度方向，不改变变速度大小速度大小作用效果作用效果F为为零，零，E一定一定为为零零F为为零，零，B不一定不一定为为零零力力F为为零零时场时场的的情况情况可能做正功、可能做正功、负负功，功，也可能不做功也可能不做功任何情况下都不做任何情况下都不做功功做功情况做功情况电场电场力力F洛洛伦兹伦兹

12、力力F对应对应力力内容内容比比较项较项目目 例例1(2013长沙模拟长沙模拟)在垂直在垂直纸纸面面水平向里，磁感水平向里，磁感应应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场中，中，有一固定在水平地面上的光滑半有一固定在水平地面上的光滑半圆圆槽，槽，一个一个带电带电荷量荷量为为q，质质量量为为m的小球在的小球在如如图图827所示位置从静止所示位置从静止滚滚下，小球下，小球滚滚到槽底到槽底时对时对槽槽底的底的压压力大小等于力大小等于mg，求，求圆圆槽槽轨轨道的半径道的半径R。洛洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷永不做功，而安培力荷永不做功，而安培力对对通通电导电导线线可做正功，可做可做正功，可做负负功，也可

13、不做功。功，也可不做功。图图827 审题审题指指导导 小球小球滚滚到槽底到槽底过过程中只有重力做功，槽的支持力、程中只有重力做功，槽的支持力、洛洛伦兹伦兹力不做功，根据牛力不做功，根据牛顿顿第二定律以及第二定律以及圆圆周运周运动规动规律律即可求解。即可求解。带电带电粒子在有界磁粒子在有界磁场场中的运中的运动动分析分析1.圆圆心的确定心的确定图图828 (1)已知入射方向和出射方向已知入射方向和出射方向时时，可通，可通过过入射点和出入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直射点作垂直于入射方向和出射方向的直线线，两条直，两条直线线的的交点就是交点就是圆圆弧弧轨轨道的道的圆圆心心(如如图图828

14、甲所示，甲所示，图图中中P为为入射点，入射点，M为为出射点出射点)。(2)已知入射方向和出射点的位置已知入射方向和出射点的位置时时，可以通，可以通过过入入射点作入射方向的垂射点作入射方向的垂线线，连连接入射点和出射点，作其中接入射点和出射点，作其中垂垂线线，这这两条垂两条垂线线的交点就是的交点就是圆圆弧弧轨轨道的道的圆圆心心(如如图图828乙所示，乙所示，P为为入射点，入射点，M为为出射点出射点)。(3)带电带电粒子在不同粒子在不同边边界磁界磁场场中的运中的运动动：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)。平行平行边边界界(存在存在临临界条件，如界条件

15、，如图图8210所示所示)。图图829图图8210 圆圆形形边边界界(沿径向射入必沿径向射出，如沿径向射入必沿径向射出，如图图8211所示所示)。图图8211 2半径的确定和半径的确定和计计算算 利用平面几何关系，求出利用平面几何关系，求出该圆该圆的可能半径的可能半径(或或圆圆心心角角)，求解，求解时时注意以下几个重要的几何特点：注意以下几个重要的几何特点：图图8212 (1)粒子速度的偏向角粒子速度的偏向角()等于等于圆圆心角心角()，并等于，并等于AB弦与切弦与切线线的的夹夹角角(弦切角弦切角)的的2倍倍(如如图图8212)，即，即2t。(2)相相对对的弦切角的弦切角()相等，与相相等，与

16、相邻邻的弦切角的弦切角()互互补补，即即180。(3)直角三角形的几何知直角三角形的几何知识识(勾股定理勾股定理)。AB中点中点C，连连接接OC，则则ACO、BCO都是直角三角形。都是直角三角形。例例2如如图图8213所示，虚所示，虚线圆线圆所所围围区域内有方区域内有方向垂直向垂直纸纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场场，磁感，磁感应应强强度度为为B。一束。一束电电子子沿沿圆圆形区域的直径方向以速度形区域的直径方向以速度v射入磁射入磁场场，电电子束子束经过经过磁磁场场区后，其运区后，其运动动方向与原入射方向成方向与原入射方向成角。角。设电设电子子质质量量为为m，电电荷量荷量为为e，不，不计电计电子

17、之子之间间相互作用力及所受的重力，相互作用力及所受的重力，求：求：图图8213(1)电电子在磁子在磁场场中运中运动轨动轨迹的半径迹的半径R；(2)电电子在磁子在磁场场中运中运动动的的时间时间t；(3)圆圆形磁形磁场场区域的半径区域的半径r。审题审题指指导导第一步：抓关第一步：抓关键键点点为为偏向角等于偏向角等于轨轨道道圆圆弧所弧所对对圆圆心角心角(2)运运动动方向与原入射方向成方向与原入射方向成角角沿半径方向入射，一定会沿沿半径方向入射，一定会沿半径方向射出半径方向射出(1)一束一束电电子沿子沿圆圆形区域的直形区域的直径方向射入径方向射入获获取信息取信息关关键键点点 第二步：找突破口第二步：找

18、突破口 (1)要求要求轨轨迹半径迹半径应应根据洛根据洛伦兹伦兹力提供向心力。力提供向心力。(3)要求要求圆圆形磁形磁场场区域的半径区域的半径可根据几何关系求解。可根据几何关系求解。带电带电粒子在匀粒子在匀强强磁磁场场中做匀速中做匀速圆圆周运周运动动的程序解的程序解题题法法三步法三步法 (一一)画画轨轨迹：即画出迹：即画出轨轨迹，并确定迹，并确定圆圆心，几何方法心，几何方法求半径。求半径。(二二)找找联联系：系：轨轨道半径与磁感道半径与磁感应应强强度、运度、运动动速度相速度相联联系，偏系，偏转转角度与角度与圆圆心角、运心角、运动时间动时间相相联联系，在磁系，在磁场场中中运运动动的的时间时间与周期

19、相与周期相联联系。系。(三三)用用规规律：即牛律：即牛顿顿第二定律和第二定律和圆圆周运周运动动的的规规律，律，特特别别是周期公式、半径公式。是周期公式、半径公式。带电带电粒子在磁粒子在磁场场中运中运动动的多解的多解问题问题 1.带电带电粒子粒子电电性不确定形成多解性不确定形成多解 受洛受洛伦兹伦兹力作用的力作用的带电带电粒子，可能粒子，可能带带正正电电，也可能，也可能带负电带负电，在相同的初速度的条件下，正、，在相同的初速度的条件下，正、负负粒子在磁粒子在磁场场中运中运动轨动轨迹不同，形成多解。迹不同，形成多解。如如图图8214甲，甲，带电带电粒子以速率粒子以速率v垂直垂直进进入匀入匀强强磁磁

20、场场，如，如带带正正电电，其，其轨轨迹迹为为a，如，如带负电带负电，其，其轨轨迹迹为为b。图图8214 2磁磁场场方向不确定形成多解方向不确定形成多解 有些有些题题目只告目只告诉诉了磁感了磁感应应强强度的大小，而未具体指度的大小，而未具体指出磁感出磁感应应强强度的方向，此度的方向，此时时必必须须要考要考虑虑磁感磁感应应强强度方向度方向不确定而形成的多解。不确定而形成的多解。如如图图8214乙，乙，带带正正电电粒子以速率粒子以速率v垂直垂直进进入匀入匀强强磁磁场场，如，如B垂直垂直纸纸面向里，其面向里，其轨轨迹迹为为a，如，如B垂直垂直纸纸面面向外，其向外，其轨轨迹迹为为b。3临临界状界状态态不

21、唯一形成多解不唯一形成多解 带电带电粒子在洛粒子在洛伦兹伦兹力作用下力作用下飞飞越有界磁越有界磁场时场时，由于粒子，由于粒子运运动轨动轨迹是迹是圆圆弧状，因此，它可能穿弧状，因此，它可能穿过过去了，也可能去了，也可能转过转过180从入射界面从入射界面这边这边反向反向飞飞出，如出，如图图8215甲所示，于是形成甲所示，于是形成了多解。了多解。图图8215 4运运动动的周期性形成多解的周期性形成多解 带电带电粒子在部分是粒子在部分是电场电场，部分是磁，部分是磁场场的空的空间间运运动时动时，运，运动动往往具有往复性，从而形成多解。如往往具有往复性，从而形成多解。如图图8215乙所示。乙所示。例例3(

22、2013苏州模拟苏州模拟)如如图图8216甲所示，甲所示，M、N为竖为竖直放置彼此平行的两直放置彼此平行的两块块平板，板平板，板间间距离距离为为d，两板，两板中央各有一个小孔中央各有一个小孔O、O正正对对，在两板，在两板间间有垂直于有垂直于纸纸面面方向的磁方向的磁场场，磁感，磁感应应强强度随度随时间时间的的变变化如化如图图乙所示，乙所示，设设垂直垂直纸纸面向里的磁面向里的磁场场方向方向为为正方向。有一群正离子在正方向。有一群正离子在t0时时垂直于垂直于M板从小孔板从小孔O射入磁射入磁场场。已知正离子。已知正离子质质量量为为m、带电带电荷量荷量为为q，正离子在磁，正离子在磁场场中做匀速中做匀速圆

23、圆周运周运动动的周期与的周期与磁感磁感应应强强度度变变化的周期都化的周期都为为T0，不考，不考虑虑由于磁由于磁场变场变化而化而产产生的生的电场电场的影响，不的影响，不计计离子所受重力。求：离子所受重力。求：图图8216 (1)磁感磁感应应强强度度B0的大小；的大小；(2)要使正离子从要使正离子从O孔垂直于孔垂直于N板射出磁板射出磁场场，正离子，正离子射入磁射入磁场时场时的速度的速度v0的可能的可能值值。求解求解带电带电粒子在磁粒子在磁场场中运中运动动多解多解问题问题的技巧的技巧 (1)分析分析题题目特点，确定目特点，确定题题目多解性形成原因。目多解性形成原因。(2)作出粒子运作出粒子运动轨动轨

24、迹示意迹示意图图(全面考全面考虑虑多种可能性多种可能性)。(3)若若为为周期性重复的多解周期性重复的多解问题问题，寻寻找通找通项项式，若式，若是出是出现现几种解的可能性，注意每种解出几种解的可能性，注意每种解出现现的条件。的条件。带电带电粒子在磁粒子在磁场场中运中运动动的的实际应实际应用用 例例4回旋加速器是用于加速回旋加速器是用于加速带电带电粒子流，使之粒子流，使之获获得很大得很大动动能的能的仪仪器，其核心部分是两个器，其核心部分是两个D形金属扁盒，形金属扁盒，两盒分两盒分别别和一高和一高频频交流交流电电源两极相接，以便在盒源两极相接，以便在盒间间狭狭缝缝中形成匀中形成匀强强电场电场，使粒子

25、每次穿，使粒子每次穿过过狭狭缝缝都得到加速；两都得到加速；两盒放在匀盒放在匀强强磁磁场场中，磁中，磁场场方向垂直于盒底面，粒子源置方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的于盒的圆圆心附近，若粒子源射出的粒子心附近，若粒子源射出的粒子电电荷量荷量为为q、质质量量为为m，粒子最大回旋半径，粒子最大回旋半径为为Rm，磁，磁场场的磁感的磁感应应强强度度为为B，其运其运动轨动轨迹如迹如图图8217所示，所示，问问：图图8217(1)粒子在盒内磁粒子在盒内磁场场中做何种运中做何种运动动？(2)粒子在两盒粒子在两盒间间狭狭缝缝内做何种运内做何种运动动？(3)所加交所加交变电压频变电压频率率为为多大？粒子运多大？粒子

26、运动动角速度角速度为为多大多大？(4)粒子离开加速器粒子离开加速器时时速度速度为为多大？多大？尝试尝试解解题题 (1)D形盒由金属形盒由金属导导体制成，可屏蔽外体制成，可屏蔽外电场电场，因而，因而盒内无盒内无电场电场。盒内存在垂直盒面的磁。盒内存在垂直盒面的磁场场，故粒子在盒内，故粒子在盒内磁磁场场中做匀速中做匀速圆圆周运周运动动。(2)两盒两盒间间狭狭缝缝内存在匀内存在匀强强电场电场，且粒子速度方向，且粒子速度方向与与电场电场方向在同一条直方向在同一条直线线上，故粒子做匀加速直上，故粒子做匀加速直线线运运动动。答案答案见见解析解析 洛洛伦兹伦兹力力应应用用问题问题的分析方法的分析方法 (1)

27、洛洛伦兹伦兹力的力的应应用包括回旋加速器、用包括回旋加速器、质谱仪质谱仪、速、速度度选择选择器等。器等。(2)回旋加速器中回旋加速器中经经常遇到的常遇到的问题问题是粒子是粒子获获得的最得的最大大动动能、加速的次数、运能、加速的次数、运动时间动时间等，分析的方法是等，分析的方法是电场电场对对粒子加速，每次做功相同，粒子在磁粒子加速，每次做功相同，粒子在磁场场中做匀速中做匀速圆圆周周运运动动，周期相同，其半径最大，周期相同，其半径最大时动时动能最大。能最大。(3)质谱仪质谱仪中粒子在磁中粒子在磁场场中运中运动动的的轨轨迹不同，其原迹不同，其原因是粒子的因是粒子的质质量不同。量不同。1放放缩缩法法

28、粒子源粒子源发发射速度方向一定，大小不同的射速度方向一定，大小不同的带电带电粒子粒子进进入匀入匀强强磁磁场时场时，这这些些带电带电粒子在粒子在磁磁场场中做匀速中做匀速圆圆周运周运动动的的轨轨迹半径随速度的迹半径随速度的变变化而化而变变化，如化，如图图8218所示所示(图图中只画出粒子中只画出粒子带带正正电电图图8218超超链链接接的情景的情景)，速度，速度v0越大，运越大，运动动半径也越大。可以半径也越大。可以发现这发现这些些带电带电粒子射入磁粒子射入磁场场后，它后，它们们运运动轨动轨迹的迹的圆圆心在垂直速度心在垂直速度方向的直方向的直线线PP上。由此我上。由此我们们可得到一种确定可得到一种确

29、定临临界条件界条件的方法：在确定的方法：在确定这类这类粒子运粒子运动动的的临临界条件界条件时时，可以以入，可以以入射点射点P为为定点，定点，圆圆心位于心位于PP直直线线上，将半径放上，将半径放缩缩作作轨轨迹，迹，从而探索出从而探索出临临界条件，使界条件，使问题问题迎刃而解，迎刃而解，这这种方法称种方法称为为“放放缩缩法法”。2平移法平移法 粒子源粒子源发发射速度大小一定、方向不射速度大小一定、方向不同的同的带电带电粒子粒子进进入匀入匀强强磁磁场时场时，它，它们们在在磁磁场场中做匀速中做匀速圆圆周运周运动动的半径相同，若的半径相同，若射入初速度射入初速度为为v0，则圆则圆周运周运动动半径半径为为

30、Rmv0/qB，如，如图图8219所示。同所示。同时时可可发现这发现这些些带电带电粒子粒子在磁在磁场场中做匀速中做匀速圆圆周运周运动动的的圆圆心在以入射点心在以入射点P为圆为圆心、心、半径半径Rmv0/qB的的圆圆(这这个个圆圆在下面的叙述中称在下面的叙述中称为为“轨轨迹迹圆圆心心圆圆”)上。上。图图8219 由此我由此我们们也可以得到一种确定也可以得到一种确定临临界条件的方法：确界条件的方法：确定定这类这类粒子在有界磁粒子在有界磁场场中运中运动动的的临临界条件界条件时时，可以将一，可以将一半径半径为为Rmv0/qB的的圆圆沿着沿着“轨轨迹迹圆圆心心圆圆”平移，从而探平移，从而探索出索出临临界

31、条件，界条件，这这种方法称种方法称为为“平移法平移法”。典例典例如如图图8220所示，所示，在屏在屏MN的上方有磁感的上方有磁感应应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场，磁，磁场场方向垂直于方向垂直于纸纸面向里。面向里。P为为屏上的一个小孔。屏上的一个小孔。PC与与MN垂直。一群垂直。一群质质量量为为m、带电带电荷量荷量为为q的粒子的粒子(不不计计重力重力)，以相同的，以相同的速率速率v，从，从P处处沿垂直于磁沿垂直于磁场场的方向射入磁的方向射入磁场场区域。粒区域。粒子入射方向在与磁子入射方向在与磁场场B垂直的平面内，且散开在与垂直的平面内，且散开在与PC夹夹角角为为的范的范围围内。内。则则在屏

32、在屏MN上被粒子打中的区域的上被粒子打中的区域的长长度度为为 ()图图8220图图8221答案答案D 题题后悟道后悟道 由于由于带电带电粒子粒子进进入磁入磁场时场时的速率是相同的速率是相同的，粒子运的，粒子运动轨动轨迹的迹的圆圆周半径是相同的，所以可将周半径是相同的，所以可将圆圆周以周以P点点为转轴进为转轴进行旋行旋转转平移，从而可确定出粒子打中区域的平移，从而可确定出粒子打中区域的最最远远端和最近端。端和最近端。(2010江苏高考江苏高考)如如图图8222所示，在匀所示，在匀强强磁磁场场中中附加另一匀附加另一匀强强磁磁场场，附加磁，附加磁场场位于位于图图中阴影区域，附加中阴影区域，附加磁磁场

33、场区域的区域的对对称称轴轴OO与与SS垂直。垂直。a、b、c三个三个质质子先子先后从后从S点沿垂直于磁点沿垂直于磁场场的方向射入磁的方向射入磁场场，它，它们们的速度大的速度大小相等，小相等，b的速度方向与的速度方向与SS垂直，垂直，a、c的速度方向与的速度方向与b的速度方向的速度方向间间的的夹夹角分角分别为别为、，且，且。三个。三个质质子子经经过过附加磁附加磁场场区域后能到达同一点区域后能到达同一点S，则则下列下列说说法中正确法中正确的有的有 ()图图8222A三个三个质质子从子从S运运动动到到S的的时间时间相等相等B三个三个质质子在附加磁子在附加磁场场以外区域运以外区域运动时动时，运，运动轨

34、动轨迹的迹的圆圆心均在心均在OO轴轴上上C若撤去附加磁若撤去附加磁场场，a到达到达SS连线连线上的位置距上的位置距S点最点最近近D附加磁附加磁场场方向与原磁方向与原磁场场方向相反方向相反答案：答案：C随堂巩固落实随堂巩固落实1.如如图图8223所示所示为电视为电视机机显显像管偏像管偏转线转线圈的示意圈的示意图图，当，当线线圈通以圈通以图图示的直流示的直流电电时时，形成的磁，形成的磁场场如如图图所示，一束沿着管所示，一束沿着管颈轴线颈轴线射向射向纸纸内的内的电电子将子将 ()A向上偏向上偏转转B向下偏向下偏转转C向左偏向左偏转转 D向右偏向右偏转转解析：解析：电电子相子相对对于磁于磁场场的运的运

35、动动方向是垂直方向是垂直纸纸面向里，面向里，根据左手定根据左手定则则可判定只有可判定只有选项选项D正确。正确。答案：答案：D图图82232.(2012广东高考广东高考)质质量和量和电电量都相等的量都相等的带电带电粒子粒子M和和N，以不同的速率以不同的速率经经小孔小孔S垂直垂直进进入匀入匀强强磁磁场场，运行的半，运行的半圆轨圆轨迹如迹如图图8224中虚中虚线线所示，下列表述正确的是所示，下列表述正确的是 ()AM带负电带负电，N带带正正电电BM的速率小于的速率小于N的速率的速率C洛洛伦兹伦兹力力对对M、N做正功做正功DM的运行的运行时间时间大于大于N的运行的运行时间时间图图8224答案：答案：A

36、图图8225答案：答案：B4.(2012湖北联考湖北联考)如如图图8226所示，所示，带带有正有正电电荷的荷的A粒子和粒子和B粒子同粒子同时时以同以同样样大小的速度从大小的速度从宽宽度度为为d的有界匀的有界匀强强磁磁场场的的边边界上的界上的O点分点分别别以以30和和60(与与边边界的界的夹夹角角)射入磁射入磁场场，又恰好不从另，又恰好不从另一一边边界界飞飞出，出，则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是 ()图图8226答案：答案：BD5(2012温州模拟温州模拟)如如图图8227甲所示是回旋加速器甲所示是回旋加速器的示意的示意图图，其核心部分是两个，其核心部分是两个D形金属盒，在加速形金属盒

37、，在加速带带电电粒子粒子时时，两金属盒置于匀，两金属盒置于匀强强磁磁场场中，并分中，并分别别与高与高频频电电源相源相连连。带电带电粒子在磁粒子在磁场场中运中运动动的的动动能能Ek随随时间时间t的的变变化化规规律如律如图图8227乙所示，若忽略乙所示，若忽略带电带电粒子在粒子在电电场场中的加速中的加速时间时间，则则下列判断中正确的是下列判断中正确的是 ()图图8227A在在Ekt图图中中应应有有t4t3t3t2t2t1B高高频电频电源的源的变变化周期化周期应该应该等于等于tntn1C粒子加速次数越多，粒子最大粒子加速次数越多，粒子最大动动能一定越大能一定越大D当当B一定一定时时，要想粒子，要想粒

38、子获获得的最大得的最大动动能越大，能越大，则则要要求求D形盒的面形盒的面积积也越大也越大解析：解析：带电带电粒子在两粒子在两D形盒内做形盒内做圆圆周运周运动时间动时间等于半个等于半个圆圆周运周运动动周期，而粒子运周期，而粒子运动动周期周期T2m/qB与粒子速度与粒子速度无关，无关，则则有有t4t3t3t2t2t1，选项选项A正确；高正确；高频电频电答案：答案：AD6(2012温州联考温州联考)如如图图8228所示所示为为一种一种质谱仪质谱仪示示意意图图，由加速，由加速电场电场、静、静电电分析器和磁分析器分析器和磁分析器组组成。成。已知静已知静电电分析器通道的半径分析器通道的半径为为R，均匀，均

39、匀辐辐射射电场电场的的场场强强为为E。磁分析器中有垂直。磁分析器中有垂直纸纸面向外的匀面向外的匀强强磁磁场场，磁，磁感感应应强强度度为为B。问问：图图8228(1)为为了使位于了使位于A处电处电量量为为q、质质量量为为m的离子，从静止的离子，从静止开始开始经经加速加速电场电场加速后沿加速后沿图图中中圆圆弧虚弧虚线线通通过过静静电电分析器，分析器，加速加速电场电场的的电压电压U应为应为多大？多大？(2)离子由离子由P点点进进入磁分析器后，最入磁分析器后，最终终打在乳胶片上的打在乳胶片上的Q点，点，该该点距入射点点距入射点P多多远远？课时跟踪检测课时跟踪检测见见“课时跟踪课时跟踪检测（三十）检测（

40、三十）”（给给有能力的学生加餐）有能力的学生加餐）1.(2012漳州检测漳州检测)带电带电粒子以初速度粒子以初速度v0从从a点点进进入匀入匀强强磁磁场场，如，如图图1所示。运所示。运动动中中经过经过b点，点，OaOb，若撤去磁，若撤去磁场场加一加一个与个与y轴轴平行的匀平行的匀强强电场电场，仍以，仍以v0从从a点点进进入入电场电场，粒子仍能通，粒子仍能通过过b点，那么点，那么电场电场强强度度E与与磁感磁感应应强强度度B之比之比为为 ()图图1答案：答案：C2.如如图图2所示，匀所示，匀强强磁磁场场的的边边界界为为平行平行四四边边形形ABCD，其中，其中AC边边与与对对角角线线BC垂直，一束垂直

41、，一束电电子以大小不同的速子以大小不同的速度沿度沿BC从从B点射入磁点射入磁场场，不，不计电计电子子的重力和的重力和电电子之子之间间的相互作用，关于的相互作用，关于电电子在磁子在磁场场中运中运动动的情况，下列的情况，下列说说法中正确的是法中正确的是 ()A入射速度越大的入射速度越大的电电子，其运子，其运动时间动时间越越长长B入射速度越大的入射速度越大的电电子，其运子，其运动轨动轨迹越迹越长长C从从AB边边出射的出射的电电子的运子的运动时间动时间都相等都相等D从从AC边边出射的出射的电电子的运子的运动时间动时间都相等都相等图图2解析：解析：电电子以不同的速度沿子以不同的速度沿BC从从B点射入磁点

42、射入磁场场，若，若电电子以子以AB边边射出，画出其运射出，画出其运动轨动轨迹如迹如图图所示，由几何关系可知在所示，由几何关系可知在AB边边射出的粒子射出的粒子轨轨迹所迹所对对的的圆圆心角心角相等，在磁相等，在磁场场中的运中的运动时间动时间相等，与速度无关，相等，与速度无关，C对对，A错错；从；从AC边边射出的射出的电电子子轨轨迹所迹所对圆对圆心角不相等，且入射心角不相等，且入射速度越大，其运速度越大，其运动轨动轨迹越短，在磁迹越短，在磁场场中的运中的运动时间动时间不相不相等，等，B、D错错。答案：答案：C3.如如图图3所示，所示，摆摆球球带负电带负电荷的荷的单摆单摆，在一，在一匀匀强强磁磁场场

43、中中摆动摆动，匀，匀强强磁磁场场的方向垂的方向垂直直纸纸面向里，面向里，摆摆球在球在AB间摆动过间摆动过程中，程中，由由A摆摆到最低点到最低点C时时，摆线摆线拉力的大小拉力的大小为为F1，摆摆球加速度大小球加速度大小为为a1；由；由B摆摆到最低点到最低点C时时，摆摆线线拉力的大小拉力的大小为为F2，摆摆球加速度大小球加速度大小为为a2，则则()图图3AF1F2，a1a2BF1F2，a1a2CF1F2，a1a2DF1F2，a1a2解析：解析：绳绳的拉力、洛的拉力、洛伦兹伦兹力始力始终终与与单摆单摆的运的运动动方向垂方向垂直，不做功。只有重力做功，所以直，不做功。只有重力做功，所以a1a2，当，当

44、单摆单摆由由A摆摆到最低点到最低点C时时，绳绳的拉力和洛的拉力和洛伦兹伦兹力方向相同，由力方向相同，由B摆摆到最低点到最低点C时时，绳绳的拉力与洛的拉力与洛伦兹伦兹力方向相反，故力方向相反，故F1F2。答案：答案：B4如如图图4所示，矩形所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于区域内有方向垂直于纸纸面的面的匀匀强强磁磁场场，有，有5个个带电带电粒子从粒子从图图中箭中箭头头所示位置垂直所示位置垂直于磁于磁场边场边界界进进入磁入磁场场，在，在纸纸面内做匀速面内做匀速圆圆周运周运动动，运运动轨动轨迹迹为为相相应应的的圆圆弧。弧。这这些粒子的些粒子的质质量、量、电电荷量荷量以及速度大小如下表所示。以及速度

45、大小如下表所示。图图4vq53v2q43v3q32v2q2v2qm1速度大小速度大小电电荷量荷量(q0)质质量量粒子粒子编编号号2m2m2m3m由以上信息可知，从由以上信息可知，从图图中中a、b、c处进处进入的粒子入的粒子对应对应表中表中的的编编号分号分别为别为 ()A3、5、4 B4、2、5C5、3、2 D2、4、5答案：答案：D5.长为长为L的水平极板的水平极板间间，有垂直，有垂直纸纸面向里的面向里的匀匀强强磁磁场场，如，如图图5所示，磁感所示，磁感应应强强度度为为B，板板间间距离距离为为L，板不，板不带电带电。一。一质质量量为为m、电电荷量荷量为为q带带正正电电的粒子的粒子(不不计计重力

46、重力)，从，从左左边边极板极板间间中点中点处处垂直磁感垂直磁感线线以速度以速度v水平射入磁水平射入磁场场，欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是 ()图图5答案：答案：AB6(2012深圳模拟深圳模拟)如如图图6所示，在空所示，在空间间中存在垂直中存在垂直纸纸面面向外，向外，宽宽度度为为d的有界匀的有界匀强强磁磁场场。一。一质质量量为为m、带电带电荷量荷量为为q的粒子自下的粒子自下边边界的界的P点点处处以速度以速度v沿与下沿与下边边界界成成30角的方向垂直射入磁角的方向垂直射入磁场场，恰能垂直于上，恰能垂直于上边边界射界射出，不出，不计计粒子重力，粒子重力，题题中中d、m、q、v均均为为已知量。已知量。则则图图6(1)粒子粒子带带何种何种电电荷？荷？(2)磁磁场场磁感磁感应应强强度度为为多少？多少？解析：解析：(1)粒子向上偏粒子向上偏转转，由左手定，由左手定则则可判断粒子可判断粒子带带正正电电。图图7答案：答案：见见解析解析