教育专题：磁场对运动电荷的作用.ppt

《教育专题：磁场对运动电荷的作用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教育专题：磁场对运动电荷的作用.ppt（60页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理知识点一知识点一洛伦兹力洛伦兹力知识回顾知识回顾1洛伦兹力的定义：洛伦兹力的定义：在磁场中所受的力在磁场中所受的力2洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小F ，为为v与与B的的夹夹角角当当vB时时，洛洛伦伦兹兹力力F ；当当vB时，洛伦兹力时，洛伦兹力F .运动电荷运动电荷qvBsin0qvB高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理3洛伦兹力的方向洛伦兹

2、力的方向左左手手定定则则：伸伸开开左左手手，使使拇拇指指跟跟其其余余四四指指垂垂直直，且且处处于于同同一一平平面面内内，把把手手放放入入磁磁场场中中，让让 垂垂直直穿穿入入掌掌心心，四四指指指指向向 运运动动的的方方向向(或或 运运动动的的反反方方向向)，那那么么，拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是运运动动电电荷所受荷所受 的方向的方向4洛洛伦伦兹兹力力对对运运动动电电荷荷不不做做功功，因因为为洛洛伦伦兹兹力力方方向向始始终终与与 方向垂直方向垂直磁感线磁感线正电荷正电荷负电荷负电荷洛伦兹力洛伦兹力电荷运动电荷运动高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物

3、理物理要点深化要点深化1由安培力公式指导洛伦兹力公式由安培力公式指导洛伦兹力公式F洛洛qvB如如图图1所所示示，直直导导线线长长L，电电流流为为I，导导体体中中运运动动电电荷荷数数为为N，截截面面积为积为S，电荷的电荷量为，电荷的电荷量为q，运动速度为，运动速度为v，则安培力，则安培力FBILNF洛洛图图1高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理2洛伦兹力与安培力相比较洛伦兹力与安培力相比较安安培培力力是是洛洛伦伦兹兹力力的的宏宏观观表表现现，但但各各自自的的表表现现

4、形形式式不不同同，洛洛伦伦兹兹力力对对运运动动电电荷荷永永远远不不做做功功，而而安安培培力力对对通通电电导导线线可可做做正正功功，可可做做负负功功，也可不做功也可不做功高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理3洛伦兹力与电场力相比较洛伦兹力与电场力相比较洛洛伦兹伦兹力力电场电场力力性性质质磁磁场对场对在其中运在其中运动动的的电电荷有作用力荷有作用力(v v不平行于不平行于B B)电场对电场对放入其中的放入其中的电电荷有荷有作用力作用力产产生生条件条件磁磁场场中静止中静止电电荷、沿磁荷、沿磁场场方向运方向运动动的的电电荷不受洛荷不受洛伦兹伦兹力力电场电

5、场中的中的电电荷无荷无论论静止，静止，还还是运是运动动都要受到都要受到电场电场力力方向方向(1)(1)方向由方向由电电荷正荷正负负、磁、磁场场方向以方向以及及电电荷运荷运动动方向决定，方向之方向决定，方向之间间关关系遵循左手定系遵循左手定则则(2)(2)洛洛伦兹伦兹力方向一定垂直于磁力方向一定垂直于磁场场方向以及方向以及电电荷运荷运动动方向方向(电电荷运荷运动动方向与磁方向与磁场场方向不一定垂直方向不一定垂直)(1)(1)方向由方向由电电荷正荷正负负、电场电场方向决定方向决定(2)(2)正正电电荷受力方向与荷受力方向与电场电场方向一致，方向一致，负电负电荷受力方荷受力方向与向与电场电场方向相反

6、方向相反高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理洛洛伦兹伦兹力力电场电场力力大小大小F FqvBqvB(v vB B)F FqEqE做功情做功情况况一定不做功一定不做功可能做正功，可能做可能做正功，可能做负负功，也功，也可能不做功可能不做功高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理基础自测基础自测如如图图2所所示示，一一个个带带负负电电的的物物体体从从粗粗糙糙斜斜面面顶顶端端滑滑到到斜斜面面底底端端时时的速度为的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时(

7、)Av变大变大Bv变小变小Cv不变不变D不能确定不能确定图图2B高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理知识点二知识点二带电粒子在磁场中运动带电粒子在磁场中运动知识回顾知识回顾1若若vB，带带电电粒粒子子所所受受的的洛洛伦伦兹兹力力F0，因因此此带带电电粒粒子子以以速速度度v做做 运动运动匀速直线匀速直线高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理2若若vB，带带电电粒粒子子在在垂垂直直于于磁磁感感线线的的平平面面内内以以入入射射速速度度v做做 运动运动(1)向心力由洛伦兹力提供，即向心力由洛伦兹力提供，即qv

8、B(2)轨道半径公式：轨道半径公式：R (3)周期：周期：T (4)频率：频率：f 匀速圆周匀速圆周高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理要点深化要点深化1运运动动分分析析：如如图图3所所示示，若若带带电电粒粒子子沿沿垂垂直直磁磁场场方方向向射射入入磁磁场场，即即90时时，带带电电粒粒子子所所受受洛洛伦伦兹兹力力F洛洛qvB，方方向向总总与与速速度度v方方向向垂垂直直洛洛伦伦兹兹力力提提供供向向心心力力，使使带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中做做匀匀速速圆圆周周运运动动图图3高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版

9、物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理基础自测基础自测质子质子(11H)和和粒子粒子(24He)从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，则这两粒子的动能之比同一匀强磁场做圆周运动，则这两粒子的动能之比Ek1 Ek2_，轨，轨道半径之比道半径之比r1 r2_，周期之比，周期之比T1 T2_.高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习

10、高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理题型一题型一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例例1如如图图4所所示示，在在真真空空中中半半径径r3.0102 m的的圆圆形形区区域域内内，有有磁磁感感应应强强度度B0.2 T，方方向向如如图图的的匀匀强强磁磁场场，一一批批带带正正电电的的粒粒子子以以初初速速度度v01.0106 m/s，从从磁磁场场边边界界上上直直径径ab的的一一端端a沿沿着着各各个个方方向向射射入入磁磁场场，且且初初速速度度方方向向与与磁磁场场方方向向都都垂垂直直，该该粒粒子子的的比比荷荷为为q/m1.0108 C/kg，不计粒子重力，不计粒

11、子重力 图图4高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理求：求：(1)粒子的粒子的轨轨迹半径；迹半径；(2)粒子在磁粒子在磁场场中运中运动动的最的最长时间长时间；(3)若若射射入入磁磁场场的的速速度度改改为为v03.0105 m/s，其其他他条条件件不不变变，试试用用斜斜线线画画出出该该批批粒粒子子在在磁磁场场中中可可能能出出现现的的区区域域(sin370.6，cos370.8)高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理图图5

12、高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理 答案答案(1)5.0102 m(2)6.4108 s(3)略略高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理变变式式11如如图图6所所示示，在在x轴轴上上方方有有匀匀强强磁磁场场B，一一个个质质量量为为m、带带电电荷荷量量为为q的的粒粒子子，以以速速度度v从从A点点射射入入磁磁场场，角角已已知知，粒粒子子重重力力不计，求：不计，求：(1)粒子在磁场中的运动时间粒子在磁场中的运动时间(2)粒子离开磁场的位置粒子离开磁场的位置图图6高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人

13、教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理解析：解析：找其圆心位置，不一定要一步到位，先定性找其圆心位置，不一定要一步到位，先定性地地确确定定其其大大概概的的轨轨迹迹，然然后后由由几几何何关关系系确确定定圆圆心心角角、弦弦长长与与半半径径的的关关系系此此题题中中有有一一点点要要提提醒醒的的是是：圆圆心心一一定定在在过过A点点且且与与速速度度v垂垂直直的一条直线上，如图的一条直线上，如图7所示所示 图图7高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理题型二题型二带电粒子在磁场中

14、运动的临界问题带电粒子在磁场中运动的临界问题例例2如如图图8所所示示，一一足足够够长长的的矩矩形形区区域域abcd内内充充满满磁磁感感应应强强度度为为B，方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场现现从从矩矩形形区区域域ad边边的的中中点点O处处，垂垂直直磁磁场场射射入入一一速速度度方方向向与与ad边边夹夹角角为为30，大大小小为为v0的的带带电电粒粒子子已已知粒子质量为知粒子质量为m，电量为，电量为q，ad边长为边长为l，重力影响不计，重力影响不计图图8高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理(1)试试求粒子能从求粒子能从ab边边射出磁射

15、出磁场场的的v0值值；(2)在在满满足足粒粒子子从从ab边边射射出出磁磁场场的的条条件件下下，粒粒子子在在磁磁场场中中运运动动的的最最长时间长时间是多少？是多少？高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理解解析析这这是是一一道道带带电电粒粒子子在在有有界界磁磁场场中中的的运运动动问问题题，由由于于磁磁场场边边界界的的限限制制，粒粒子子从从ab边边射射出出磁磁场场时时速速度度有有一一定定范范围围当当v0有有最最小小值值v1时时，粒粒子子速速度度恰恰与与ab边边相相切切；当当v0有有最最大大值值v2时时，粒粒子子速速度度恰恰与与cd边边相相切轨迹示意图切轨

16、迹示意图9所示所示图图9高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理变变式式21如如图图10所所示示，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B，宽宽度度为为d，边边界界为为CD和和EF.一一电电子子从从CD边边界界外外侧侧以以速速率率v0垂垂直直匀匀强强磁磁场场射射入入，入入射射方方向向与与CD边边界界间间夹夹角角为为.已已知知电电子子的的质质量量为为m，电电荷荷量量为为e，为为使使

17、电电子能从磁场的另一侧子能从磁场的另一侧EF射出，求电子的速率射出，求电子的速率v0至少多大？至少多大？图图10高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理图图11高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理题型三题型三带电粒子在磁场中运动的多解问题带电粒子在磁场中运动的多解问题例例3如如图图12所所示示，在在x0的的区区域域中中，存存在在磁磁感感应应强强度度大大小小分分别别为为B1与与B2的的匀匀强强磁磁场场，磁磁场场方方向向均均

18、垂垂直直于于纸纸面面向向里里，且且B1B2.一一个个带带负负电电荷荷的的粒粒子子从从坐坐标标原原点点O以以速速度度v沿沿x轴轴负负方方向向射射出出，要要使使该该粒粒子子经过一段时间后又经过经过一段时间后又经过O点，点，B1与与B2的比值应满足什么条件？的比值应满足什么条件？图图12高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理现现分分析析粒粒子子运运动动的的轨轨迹迹如如图图13所所示示，在在xy平平面面内内，粒粒子子先先沿沿半半径径为为r1的的半半圆圆C1运运动动至至y轴轴

19、上上离离O点点距距离离为为2r1的的A点点，接接着着沿沿半半径径为为r2的的半圆半圆D1运动至运动至O1点，点，OO1的距离的距离d2(r2r1)图图13高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理变变式式31如如图图14所所示示，一一半半径径为为R的的绝绝缘缘圆圆筒筒中中有有沿沿轴轴线线方方向向的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度为为B，一一质质量量为为m，带带电电量量为为q的的正

20、正粒粒子子(不不计计重重力力)以以速速度度v从从筒筒壁壁的的A孔孔沿沿半半径径方方向向进进入入筒筒内内，设设粒粒子子和和筒筒壁壁的的碰碰撞撞无无电电量量和和能能量量的的损损失失，那那么么要要使使粒粒子子与与筒筒壁壁连连续续碰碰撞撞，绕绕筒筒壁壁一一周周后后恰好又从恰好又从A孔射出，问：孔射出，问：(1)磁感应强度磁感应强度B的大小必须满足什么条件？的大小必须满足什么条件？(2)粒子在筒中运动的时间为多少？粒子在筒中运动的时间为多少？图图14 高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理图图15 高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版

21、人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理1(2009广广东东理理基基)带带电电粒粒子子垂垂直直匀匀强强磁磁场场方方向向运运动动时时，会会受受到到洛伦兹力的作用下列表述正确的是洛伦兹力的作用下列表述正确的是()A洛洛伦兹伦兹力力对带电对带电粒子做功粒子做功B洛洛伦兹伦兹力不改力不改变带电变带电粒子的粒子的动动能能C洛洛伦兹伦兹力的大小与速度无关力的大小与速度无关D洛洛伦兹伦兹力不改力不改变带电变带电粒子的速度方向粒子的速度方向答案：答案：B高三总

22、复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理2带带电电粒粒子子进进入入云云室室会会使使云云室室中中的的气气体体电电离离，从从而而显显示示其其运运动动轨轨迹迹图图16是是在在有有匀匀强强磁磁场场的的云云室室中中观观察察到到的的粒粒子子的的轨轨迹迹，a和和b是是轨轨迹迹上上的的两两点点，匀匀强强磁磁场场B垂垂直直纸纸面面向向里里该该粒粒子子在在运运动动时时，其其质质量量和和电电量量不不变变，而，而动动能逐能逐渐渐减少，下列减少，下列说说法正确的是法正确的是()A粒子先粒子先经过经过a点，再点，再经过经过b点点B粒子先粒子先经过经过b点，再点，再经过经过a点点C粒子

23、粒子带负电带负电D粒子粒子带带正正电电图图16高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理答案：答案：AC高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理3如如图图17所所示示，在在x轴轴上上方方存存在在着着垂垂直直于于纸纸面面向向里里、磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场，一一个个不不计计重重力力的的带带电电粒粒子子从从坐坐标标原原点点O处处以以速速度度v进进入入磁磁场场，粒粒子子进进入入磁磁场场时时的的速速度度方方向向垂垂直直于于磁磁场场且且与与x轴轴正正方方向向成成120角角，若若粒粒子子穿穿过过y轴轴

24、正正半半轴轴后后在在磁磁场场中中到到x轴轴的的最最大大距距离离为为a，则则该该粒粒子子的比荷和所的比荷和所带电带电荷的正荷的正负负是是()图图17高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理解解析析：由由题题知知带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中运运动动轨轨迹迹如如图图18所所示示由由左左手手定定则知粒子带负电荷则知粒子带负电荷图图18高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理答案：答案：C高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理4如如图图19所所示示，长长方方形形abc

25、d长长ad0.6 m，宽宽ab0.3 m，O、e分分别别是是ad、bc的的中中点点，以以ad为为直直径径的的半半圆圆内内有有垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场(边边界界上上无无磁磁场场)，磁磁感感应应强强度度B0.25 T一一群群不不计计重重力力、质质量量m3107 kg、电电荷荷量量q2103 C的的带带电电粒粒子子以以速速度度v5102 m/s沿沿垂垂直直ad方向且垂直于磁方向且垂直于磁场场射入磁射入磁场场区域区域()图图19高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理A从从Od边边射入的粒子，出射点全部分布在射入的粒子，出射点全部分布在O

26、a边边B从从aO边边射入的粒子，出射点全部分布在射入的粒子，出射点全部分布在ab边边C从从Od边边射入的粒子，出射点分布在射入的粒子，出射点分布在Oa边边和和ab边边D从从aO边边射入的粒子，出射点分布在射入的粒子，出射点分布在ab边边和和be边边高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理答案：答案：D高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理图图20高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理求：求：(1)粒子在磁粒子在磁场场中做中做圆圆周运周运动动的半径的半径R及粒子

27、的比荷及粒子的比荷q/m；(2)此此时时刻刻仍仍在在磁磁场场中中的的粒粒子子的的初初速速度度方方向向与与y轴轴正正方方向向夹夹角角的的取取值值范范围围；(3)从粒子从粒子发发射到全部粒子离开磁射到全部粒子离开磁场场所用的所用的时间时间高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理图图21高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理(3)在在磁磁场场中中飞飞行行时时间间最最长长的的粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹应应与与磁磁场场右右边边界界相相切切，其轨迹如图其轨迹如图22所示所示 图图22高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理由几何关系可知，由几何关系可知，从粒子发射到全部粒子飞出磁场所用的时间从粒子发射到全部粒子飞出磁场所用的时间tm2t0.高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理