高中物理选修磁场对运动电荷作用.pptx

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1、聚焦一个热点抓住三个考点备选视频展台突破三个考向 随堂基础演练1.洛伦兹力、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的公式 2.带电粒子在匀强磁场中的运动3.质谱仪和回旋加速器状元微博1.洛伦兹力的特点与应用 2.带电粒子在匀强磁场中的运动 3.有界磁场中的临界问题命题热点11带电粒子在匀强磁场中的运动 1.命题专家评述 阅卷教师叮咛3.高考佐证-典例 预测 第2讲磁场对运动电荷的作用第八章 磁场备选多媒体展台1.磁现象和磁场-奥斯特实验2.地磁场分布3.通电螺线管的磁场4.探究通电导线在磁场中受的力与I和L的关系5.安培分子电流假说6.质谱仪原理7.磁场对运动电荷的作用力-等离子体磁流体发电机显示/隐藏第1

2、页/共37页 01抓住三个考点【思维驱动】(2013黄山高三检测)下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是()考纲点击考纲点击 1.1.洛伦兹力及方向洛伦兹力及方向 洛伦兹力公式洛伦兹力公式解析根据左手定则，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，方向应向下，故故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B 解析/显隐第2页/共37页 01抓住三个考点【知识存盘】1洛伦兹力：磁场对_的作用力叫洛伦兹力2洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则：掌心磁感线_穿入掌心；四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的

3、_；拇指指向_的方向(2)方向特点：FB，Fv，即F垂直于B和v决定的_3洛伦兹力的大小(1)vB时，洛伦兹力F_.(0或180)(2)vB时，洛伦兹力F_.(90)(3)v0时，洛伦兹力F_.易错警示：1.应用左手定则时，一定要分清正、负电荷.2.洛伦兹力不做功，但安培力却可以做功.思考：电荷在电场中一定要受力电场力作用，但在磁场中不一定受洛伦兹力作用.（）运动电荷垂直反方向平面0qvB0洛伦兹力第3页/共37页【思维驱动】01抓住三个考点试画出右图中几种情况下带电粒子的运动轨迹，并说出其运动性质 考纲点击考纲点击 2.2.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解析/显隐答案：

4、第4页/共37页 01抓住三个考点1若vB，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做_运动2若vB，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做_运动3半径和周期公式：(vB)【知识存盘】匀速直线匀速圆周第5页/共37页 01抓住三个考点【思维驱动】考纲点击考纲点击 3.3.质谱仪和回旋加速器质谱仪和回旋加速器转 解析vtR第6页/共37页 01抓住三个考点【知识存盘】加速电场 偏转磁场 第8页/共37页 01抓住三个考点交流 相等 磁感应强度 半径 无关 第9页/共37页 01抓住三个考点状元微博记一记1运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用2左手判断洛伦兹力方向，但一定分正、负

5、电荷3洛伦兹力一定不做功4当vB时粒子做匀速圆周运动 第10页/共37页 01抓住三个考点本栏内容 结束5.回旋加速器 第11页/共37页02突破三个考向考向一洛伦兹力的特点与应用考向一洛伦兹力的特点与应用 审题导析1.对比分析加匀强磁场前后小球的受力情况，进而由受力情况分析小球的运动情况.2.再由小球两种运动情况判定落点.【典例典例1】如图示如图示,在竖直绝缘的平台上在竖直绝缘的平台上,一个带正电的小球以水平速度一个带正电的小球以水平速度v0抛出抛出,落落在地面上的在地面上的A点点,若加一垂直纸面向里的若加一垂直纸面向里的匀强磁场，则小球的落点匀强磁场，则小球的落点().A仍在仍在A点点 B

6、在在A点左侧点左侧C在在A点右侧点右侧 D无法确定无法确定 解析/显隐mgF洛v第12页/共37页02突破三个考向1洛伦兹力方向的特点洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面确定的平面(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化(3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力方向用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力方向时，要注意判断结果与正电荷恰好相反时，要注意判断结果与正电荷恰好相反(4)洛伦兹力对运动电荷洛伦兹力对运动电荷

7、(或带电体或带电体)不做功，不改变速度的大不做功，不改变速度的大小，但它可改变运动电荷小，但它可改变运动电荷(或带电体或带电体)速度的方向，影响带速度的方向，影响带电体所受其他力的大小，影响带电体的运动时间等电体所受其他力的大小，影响带电体的运动时间等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(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力是磁场力(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功【借题发挥】第13页/共37页02突破三个考向转 解析【变式跟踪1】如图所示，

8、ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则()A经过最高点时，三个小球的速度相等B经过最高点时，甲球的速度最小C甲球的释放位置比乙球的高D运动过程中三个小球的机械能均保持不变+q 甲MgvF安-q 乙丙不带电第14页/共37页02突破三个考向例例2 (2012安徽理综，安徽理综，19)如图所示，圆形区域内有垂直于纸面如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁

9、场，一个带电粒子以速度向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从从A点沿直径点沿直径AOB方向方向射入射入磁场磁场,经过经过t时间从时间从C点射出磁场，点射出磁场，OC与与OB成成60角角.现将带现将带电粒子的速度变为电粒子的速度变为v/3，仍从，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为则粒子在磁场中的运动时间变为()A.t/2 B2t C.t/3 D3t 考向二考向二 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转 解析审题导析1.注意分析带电粒子运动轨迹、圆心、半径及与已知量的几何关系.2.注意带电粒子速度改变后，各物理量及运动情况

10、又发生了哪些变化.vr1r2O1O2 1 1 2 2R第16页/共37页带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法02突破三个考向【以题说法】带电粒子在有界磁场中的常用几何关系1四个点：分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点2三个角：速度偏转角、圆心角、弦切角，其中偏转角等于圆心角，也等于弦切角的2倍 第18页/共37页【变式跟踪2】如图(a)所示，在以直角坐标系xOy的坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy所在平面向里的匀强磁场一带电粒子由磁场边界与x轴的交点A处，以速度v0沿x轴负方向射入磁场，粒子恰好能从磁场边界与y轴正半轴

11、的交点C处，沿y轴正方向射出磁场，不计带电粒子所受重力(1)a.粒子带何种电荷；b.求粒子的比荷.(2)若磁场的方向和所在空间的范围不变，而磁感应强度的大小变为B，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，粒子射出磁场时速度的方向相对于入射方向改变了角，如图(b)所示，求磁感应强度B的大小 02突破三个考向转 解析F安F安第19页/共37页02突破三个考向考向三有界磁场中的临界问题考向三有界磁场中的临界问题 转 审题第21页/共37页02突破三个考向转 例题【教你审题】关键词:带正电离子、速度大小相同、半径R、在a/2-a之间、全部、恰好画粒子沿+y方向以a/2为半径做圆周运动的轨迹将运动圆弧以O为

12、圆心旋转圆弧轨迹与磁场上边界相切时为临界轨迹.比较圆心角的大小找到最长运动时间读题画图旋转找临界比较 xyOO1O2转 解析第22页/共37页02突破三个考向【借题发挥】1.三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(2)找几何关系，确定物理量(3)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此类问题，关键在于：(1)运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态.(2)根据粒子的速度方向找出半径方向，同时由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心，建立几何关系 第24页/共37页02突破三个考向(3)巧记带电粒子在不同边界磁场中运动的几种常见情况：直线边界：进出磁场

13、具有对称性，如图所示 vOOBBvvvvBvOabc第25页/共37页02突破三个考向平行边界：存在临界条件，如图所示 圆形边界：沿径向射入必沿径向射出，如图所示 第26页/共37页02突破三个考向【变式跟踪3】如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值静止的带电粒子带电荷量为q，质量为m(不计重力)，从点P经电场加速后，从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，CD为磁场边界上的一绝缘板，它与N板的夹角为45，孔Q到板的下端C的距离为L，当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，求：(1)两板间电

14、压的最大值Um.(2)CD板上可能被粒子打中区域的长度x.(3)粒子在磁场中运动的最长时间tm.审题视角1.由题设条件分析粒子运动轨迹的圆心位置及半径大小.2.随两板电压的减小，重点分析由Q点射出的粒子落点又会怎样变化？转 解析HK第27页/共37页命题专家评述命题专家评述考情分析：考情分析：2012年全国各地的高考卷中，对洛伦兹力和带电粒年全国各地的高考卷中，对洛伦兹力和带电粒子在匀强磁场中的运动的考查出现子在匀强磁场中的运动的考查出现6处，是高频考点处，是高频考点高考题型：高考题型：有选择题，也有计算题有选择题，也有计算题高考预测：高考预测：2014高考，预计仍以带电粒子在有界磁场中的运动

15、高考，预计仍以带电粒子在有界磁场中的运动及临界问题为主及临界问题为主 03聚焦一个热点命题热点命题热点11 11 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 阅卷老师叮咛阅卷老师叮咛易失分点：易失分点：(1)(1)不会根据洛伦兹力的方向或轨迹弦的中垂线确定轨迹圆心从不会根据洛伦兹力的方向或轨迹弦的中垂线确定轨迹圆心从而画错草图；而画错草图；(2)(2)不能由题意确定临界情况不能由题意确定临界情况(轨迹与边界相切或经过特定点等轨迹与边界相切或经过特定点等;(3)(3)对于从同一点射出的速度大小相同、方向不同的粒子问题，对于从同一点射出的速度大小相同、方向不同的粒子问题，不会抓特征粒子解

16、决问题不会抓特征粒子解决问题第29页/共37页应对策略应对策略1带电粒子在匀强磁场中运动问题的一般解题步骤带电粒子在匀强磁场中运动问题的一般解题步骤(1)分析磁场的边界条件分析磁场的边界条件,结合粒子进出磁场的条件画出带电粒结合粒子进出磁场的条件画出带电粒子运动轨迹子运动轨迹,确定圆心确定圆心.根据几何关系求解半径、圆心角等根据几何关系求解半径、圆心角等.(2)根据洛伦兹力提供向心力建立动力学方程，分析已知量和根据洛伦兹力提供向心力建立动力学方程，分析已知量和未知量的关系未知量的关系(3)求解未知量，并进行必要的分析验证求解未知量，并进行必要的分析验证2体会并熟记下面三个结论：体会并熟记下面三

17、个结论：(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切与边界相切(2)当速率当速率v一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长界磁场中运动的时间越长(3)当速率当速率v变化时，圆心角大的，运动时间长，解题时一般要变化时，圆心角大的，运动时间长，解题时一般要根据受力情况和运动情况画出运动轨迹的草图，找出圆心，根据受力情况和运动情况画出运动轨迹的草图，找出圆心，根据几何关系求出半径及圆心角等根据几何关系求出半径及圆心角等.03聚焦一个热点第30页/共37页03聚

18、焦一个热点审题导析1.此条件说明了电荷进入磁场的方向及A、B项正误.2.同样的思路可判定C、D两项的正误.转 解析粒子入射方向变化而速度大小不变时，落点的变化情况怎样？第31页/共37页03聚焦一个热点转 解析第33页/共37页04随堂基础演练本栏内容 结束随堂基础演练 答案及解析目标目标一、洛伦兹力的特点及应用一、洛伦兹力的特点及应用题号题号123456点击点击右蓝框右蓝框出现出现答案及解析答案及解析 C C C C ACAC A A ADAD 见解析 点击进入作业布置页面第35页/共37页完成创新设计完成创新设计 05活页规范训练活页规范训练本讲内容结束第36页/共37页感谢您的观看！第37页/共37页