【优化方案】浙江省高考物理总复习 第8章第二节 磁场对运动电荷的作用课件 大纲人教.ppt

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1、第二节磁场对运动电荷的作用第二节磁场对运动电荷的作用 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第二二节节磁磁场场对对运运动动电电荷荷的的作作用用基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理一、洛伦兹力一、洛伦兹力1定义：定义：_电荷在磁场中所受的力电荷在磁场中所受的力2大小大小(1)vB时，时，F_.(2)vB时，时，F_.(3)v与与B夹角为夹角为时，时，F_.运动运动0qvBqvBsin3方向方向(1)判定方法：判定方法：应应用左手定用左手定则则，注意四指，注意四指应应指向正指向正电电荷荷_或或负电负电荷荷_(2)方向特点：方向特点：FB，Fv.即即F

2、垂直于垂直于_决定决定的平面的平面(注意注意B和和v可以有任意可以有任意夹夹角角)由于由于F始始终终_v的方向，故洛的方向，故洛伦兹伦兹力永不做功力永不做功特特别别提示：提示：当当电电荷的运荷的运动动方向与磁方向与磁场场方向不垂直方向不垂直时时，高中高中阶阶段不要求掌握段不要求掌握运动方向运动方向运动的反方向运动的反方向B、v垂直于垂直于二、二、带电带电粒子在磁粒子在磁场场中的运中的运动动1若若vB，带电带电粒子以入射速度粒子以入射速度v做做_运运动动2若若vB，带电带电粒子在垂直于磁感粒子在垂直于磁感线线的平面内，的平面内，以入射速度以入射速度v做做_运运动动匀速直线匀速直线匀速圆周匀速圆周

3、课堂互动讲练课堂互动讲练一、一、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，而中受到的力，而安培力是安培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荷受到的洛洛伦兹伦兹力的宏力的宏观观表表现现2洛洛伦兹伦兹力方向的特点力方向的特点(1)洛洛伦兹伦兹力的方向与力的方向与电电荷运荷运动动的方向和磁的方向和磁场场方向都垂直，即洛方向都垂直，即洛伦兹伦兹力的方向力的方向总总是垂直于是垂直于运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方向确定的平面(2)当当电电荷运荷运

4、动动方向方向发发生生变变化化时时，洛，洛伦兹伦兹力的力的方向也随之方向也随之变变化化(3)用左手定用左手定则则判定判定负电负电荷在磁荷在磁场场中运中运动动所受所受的洛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特特别别提醒：提醒：(1)洛洛伦兹伦兹力方向与速度方向一定垂直，力方向与速度方向一定垂直，而而电场电场力的方向与速度方向无必然力的方向与速度方向无必然联联系系(2)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，但各自的表，但各自的表现现形式不同，洛形式不同，洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷永

5、荷永远远不做功，而不做功，而安培力安培力对对通通电导线电导线可做正功，可做可做正功，可做负负功，也可不功，也可不做功做功即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.以下以下说说法正确的是法正确的是()A电电荷荷处处于于电场电场中一定受到中一定受到电场电场力力B运运动电动电荷在磁荷在磁场场中一定受到洛中一定受到洛伦兹伦兹力力C洛洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷一定不做功荷一定不做功D洛洛伦兹伦兹力可以改力可以改变变运运动电动电荷的速度方向和速荷的速度方向和速度大小度大小解析解析：选选AC.电电荷在荷在电场电场中一定受中一定受电场电场力，故力，故A对对电电荷在磁荷在磁场场中运中运动

6、动，且速度方向不平行于磁感，且速度方向不平行于磁感线时线时，才受到洛，才受到洛伦兹伦兹力的作用，力的作用，B错误错误洛洛伦兹伦兹力的方向力的方向总总是垂直于是垂直于电电荷的速度方向，不做功，荷的速度方向，不做功，它只改它只改变变速度的方向，不改速度的方向，不改变变速度的大小，速度的大小，C正正确，确，D错误错误二、二、带电带电粒子在有界匀粒子在有界匀强强磁磁场场中的运中的运动动分析分析1确定确定圆圆心的两种方法心的两种方法(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，可通过过入射点和入射点和出射点分出射点分别别作垂直于入射方向和出射方向的直作垂直于入射方向和出射方向的直线线，两

7、条直两条直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821甲所示，甲所示，P为为入射点，入射点，M为为出射点出射点)图图821(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，可以通过过入射入射点作入射方向的垂点作入射方向的垂线线，连连接入射点和出射点，作其接入射点和出射点，作其中垂中垂线线，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(如如图图乙所示，乙所示，P为为入射点，入射点，M为为出射点出射点)2半径的确定半径的确定用几何知用几何知识识(勾股定理、三角函数等勾股定理、三角函数等)求出半径大小求出半径大小4带电带电粒子在匀

8、粒子在匀强强磁磁场场中运中运动动的解的解题题法法三步三步法法(1)画画轨轨迹：即确定迹：即确定圆圆心，用几何方法求半径并画心，用几何方法求半径并画出出轨轨迹迹(2)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，在系，在磁磁场场中运中运动动的的时间时间与周期相与周期相联联系系(3)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5带电带电粒子在常粒子在常见见有界磁有界磁场场区域的运区域的运动轨动轨迹迹(1)直

9、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822所示所示)图图822(2)平行平行边边界界(存在存在临临界条件，如界条件，如图图823所示所示)图图823(3)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824所示所示)图图824即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2如如图图825所示，在第所示，在第象限内有垂直于象限内有垂直于纸纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场场，一，一对对正、正、负电负电子分子分别别以相同以相同速率与速率与x轴轴成成30角的方向从原点射入磁角的方向从原点射入磁场场，则则正、正、负电负电子在磁子在磁场场中

10、运中运动动的的时间时间之比之比为为()图图825三、三、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、负负粒子在粒子在磁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826，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8262磁磁场场方向不确定形成多

11、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，而未具体度的大小，而未具体指出磁感指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不确定而形成的多解度方向不确定而形成的多解如如图图827，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垂直垂直纸纸面向外，其面向外，其轨轨迹迹为为b.图图8273临临界状界状态态不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，由于粒子运于粒子运动轨动轨

12、迹是迹是圆圆弧状，因此，它可能穿弧状，因此，它可能穿过过去去了，也可能了，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，出，如如图图828所示，于是形成了多解所示，于是形成了多解图图8284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，从而形成多解往往具有往复性，从而形成多解如如图图829所示所示图图829即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)3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匀面向里的匀强强磁磁场场，如，如图图8210

13、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(不不计计重力重力)，从左，从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，欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是在极板上，可采用的方法是()图图8210 (2010年高考重年高考重庆庆卷卷)如如图图8211所示，所示，矩形矩形MNPQ区域内有方向垂直于区域内有方向垂直于纸纸面的匀面的匀强强磁磁场场，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于磁所示位置垂直于磁场边场边界界进进入

14、磁入磁场场，在，在纸纸面内面内做匀速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、电电荷量以及速度大小荷量以及速度大小如下表所示如下表所示.题型一粒子运动径迹的分析及判定粒子运动径迹的分析及判定例例1 1经典题型探究经典题型探究图图8211粒子粒子编编号号 质质量量电电荷量荷量(q0)速度大小速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqv由以上信息可知，从图中由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子处进入的粒子对应表中的编号分别为对应表中的编号分别为()A3、5、4 B4、2、5C5、3、2 D2、4、5又据又据题

15、图题图可知有可知有3种粒子的种粒子的电电性相同性相同(包括包括a、b)，另两种粒子的，另两种粒子的电电性也相同性也相同(包括包括c)，但与，但与前前3种的种的电电性相反，性相反，综综合以上情况可知，只合以上情况可知，只有有选项选项D正确正确【答案答案】D变变式式训练训练 (2009年高考安徽理年高考安徽理综综卷卷)如如图图8212是科学史上一是科学史上一张张著名的著名的实验实验照片，照片，显显示一个示一个带带电电粒子在云室中穿粒子在云室中穿过过某种金属板运某种金属板运动动的径迹云的径迹云室放置在匀室放置在匀强强磁磁场场中，磁中，磁场场方向垂直照片向里方向垂直照片向里云室中横放的金属板云室中横放

16、的金属板对对粒子的运粒子的运动动起阻碍作用起阻碍作用分析此径迹可知粒子分析此径迹可知粒子()A带带正正电电，由下往上运，由下往上运动动B带带正正电电，由上往下运，由上往下运动动C带负电带负电，由上往下运，由上往下运动动D带负电带负电，由下往上运，由下往上运动动图图8212解析：解析：选选A.由由题图题图可以看出，上方的可以看出，上方的轨轨迹半径小，迹半径小，说说明粒子的速度小，所以粒明粒子的速度小，所以粒子是从下方往上方运子是从下方往上方运动动；再根据左手定；再根据左手定则则，可以判定粒子，可以判定粒子带带正正电电，故，故选选A.题型二粒子在有界磁场中的运动分析粒子在有界磁场中的运动分析例例2

17、 2(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及粒子的比及粒子的比荷荷q/m；(2)此此时时刻仍在磁刻仍在磁场场中的粒子的初速度方向与中的粒子的初速度方向与y轴轴正方向正方向夹夹角的取角的取值值范范围围；(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图图8213图图8214图图8215【方法技巧方法技巧】(1)粒子粒子刚刚好穿出磁好穿出磁场边场边界的条件界的条件是是带电带电粒子在磁粒子在磁场场中运中运动动的的轨轨道与道与边边界相切界相切(2)当速度当速度v一定一定时时，弧，弧长长(或弦或弦长长)越越长长，圆圆心角越心角越大，大，则带电则

18、带电粒子在有界磁粒子在有界磁场场中运中运动动的的时间时间越越长长 (满满分分样样板板12分分)(2011年年苏苏州模州模拟拟)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，两板中央各有一个小孔，两板中央各有一个小孔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方向的磁面方向的磁场场，磁，磁感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面向里的磁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圆周运周运动动的周期与磁感的周期与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，不计计离子所离子所受重力求：受重力求：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 3(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，正离子射入磁离子射入磁场时场时的速度的速度v0的可能的可能值值图图8218图图8217