物理八 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用.ppt

《物理八 磁场 第2讲 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《物理八 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用.ppt（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第2讲磁场对运动电荷的作用考点 1洛伦兹力及其特点运动1.定义：_电荷在磁场中受到的力，叫做洛伦兹力.2.洛伦兹力的大小(1)当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向垂直时，电荷所受洛伦兹力 f_.qvB(2)当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向平行时，电荷所受洛伦兹力 f_.03.洛伦兹力的方向反方向B 和 v(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向电流的方向，即正电荷运动的方向或负电荷运动的_.(2)方向特点：fB，fv，即 f 垂直于_决定的平面.(1)向心力由洛伦兹力提供：_m ._.(T 与轨道半径 R、速度 v 无关)考点 2带电粒子在匀强磁场中的运动1.速度与磁场平行时：带电粒子

2、不受洛伦兹力作用，在匀强磁场中做_运动.匀速直线匀速圆周2.速度与磁场垂直时：带电粒子受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度 v 做_运动.v2RqvB(2)轨道半径公式：R_.mvqB2mqB(3)周期：T2Rv【基础自测】1.如图 8-2-1 所示，a 是竖直平面 P 上的一点，P 前有一条形磁铁垂直于 P，且 S 极朝向 a 点，P 后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过 a 点.在电子经过 a 点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()图 8-2-1A.向上B.向下C.向左D.向右答案：A2.(2015 年新课标卷)两相邻的匀强磁场区域

3、的磁感应强度大小不同，方向平行.一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的()A.轨道半径减小，角速度增大B.轨道半径减小，角速度减小C.轨道半径增大，角速度增大D.轨道半径增大，角速度减小答案：D3.(2014 年新课标卷)如图 8-2-2 所示，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)，一带电粒子从紧贴铝板上表面的 P 点垂直于铝板向上射出，从 Q点穿越铝板后到达 PQ 的中点 O.已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力.铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为()图 8-2-2答

4、案：D4.如图 8-2-3 所示，在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一质量为 m、电荷量为 e 的电子，从 a 点垂直磁感线以初速度 v 开始运动，经一段时间 t 后经过 b 点，a、b)连线与初速度方向的夹角为，则 t 为(图 8-2-3答案：B热点 1洛伦兹力的特点热点归纳1.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所确定的平面.(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.(3)左手定则判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷.类型洛伦兹力电场力产生条件v0 且 v 不与 B 平行电荷处在电场中大小FqvB(vB)FqE力的方向

5、与场的方向的关系一定是 FB，Fv正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功作用效果只改变电荷的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷的速度大小，也可以改变运动的方向2.洛伦兹力与电场力的比较：考向 1洛伦兹力的方向【典题 1】(2017 年重庆南开中学期末)四根等长的导线固定在正方体的四条沿 x 轴方向的棱上，并通以等大的电流，方向如图 8-2-4 所示.正方体的中心 O 处有一粒子源在不断地沿 x轴负方向喷射电子，则电子刚被喷射出时受到的洛伦兹力方向为()A.沿 y 轴负方向B.沿 y 轴正方向C.沿 z 轴正方向D.沿 z

6、轴负方向图 8-2-4解析：沿 x 轴负方向观察，根据右手螺旋定则，判断出四根导线在 O 点产生的合磁场方向沿 z 轴负方向，电子初速度方向沿 x 轴负方向，即垂直纸面向里，根据左手定则，判断出洛伦兹力方向沿 y 轴正方向，即 B 正确.答案：B考向 2洛伦兹力与电场力的比较【典题 2】(多选)如图 8-2-5 所示，质量为 m、带电量为q的三个相同的带电小球甲、乙、丙，从同一高度以初速度 v0 水平抛出，乙球处于竖直向下的匀强电场中，丙球处于垂直纸面向里的匀强磁场中，它们落地的时间分别为 t甲、t乙、t丙，落地)时的速度大小分别为 v甲、v乙、v丙，则下列判断正确的是(图 8-2-5A.t甲

7、t乙t丙 B.t丙t甲t乙C.v乙v甲v丙 D.v甲v乙v丙答案：BC考向 3洛伦兹力作用下的动态分析问题【典题 3】(多选)如图 8-2-6 所示，甲是不带电的绝缘物块，乙是带负电的物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的绝缘水平地板上，地板上方空间有垂直于纸面向里的匀强磁场.现加一水平向左的匀强电场，发现甲、乙一起向右加速运动.在加速运动阶段()图 8-2-6A.甲、乙两物块一起做加速度减小的加速运动B.甲、乙两物块间的摩擦力不变C.乙物块与地面之间的摩擦力不断增大D.甲、乙两物体可能做匀加速直线运动解析：对整体受力分析，地面对乙物块的摩擦力 f(m甲 gm乙 gqvB)，因为整体做加速运动，故

8、地面对乙物块的摩擦力逐渐增大，C 正确；对整体根据牛顿第二定律得 qE(m甲 gm乙gqvB)(m甲m乙)a，整体的加速度逐渐减小，A 正确，D 错误；对甲物体受力分析，根据牛顿第二定律得 f1m甲 a，加速度减小，则两物块间的摩擦力减小，B 错误.答案：AC热点 2带电粒子在磁场中运动的半径公式和周期公式【典题 4】(多选，2015 年新课标卷)有两个匀强磁场区域和，中的磁感应强度是中的 k 倍，两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与中运动的电子相比，中的电子()A.运动轨迹的半径是中的 k 倍B.加速度的大小是中的 k 倍C.做圆周运动的周期是中的 k 倍D.做圆周运动的角速度与

9、中的相等答案：AC热点 3带电粒子在有界磁场中的运动热点归纳1.圆心的确定：甲乙图 8-2-7(1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时，可通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图 8-2-7 甲所示).(2)已知入射方向和入射点、出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示).2.半径的确定和计算：利用平面几何关系，求出该圆的可能半径(或圆心角)，求解时注意以下几个重要的几何特点：图 8-2-8(1)粒子速度的偏向角()等于圆心角()，并等于 AB 弦与切线

10、的夹角(弦切角)的 2 倍(如图 8-2-8 所示)，即2t.(2)直角三角形的应用(勾股定理).找到 AB 的中点 C，连接OC，则AOC、BOC 都是直角三角形.3.运动时间的确定：粒子在磁场中运动一周的时间为 T，当粒子运动的圆弧所4.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题“三步法”：(1)画轨迹：即确定圆心，画出运动轨迹.(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度的联系，偏转角度与圆心角、运动时间的联系，在磁场中的运动时间与周期的联系.(3)用规律：即牛顿运动定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式.考向 1直线边界磁场带电粒子在直线边界磁场中的运动(进、出磁场具有对称性，如图

11、 8-2-9 甲、乙、丙所示).甲丙乙图 8-2-9【典题 5】(2017 年新课标卷)如图 8-2-10 所示，空间存在方向垂直于纸面(xOy 平面)向里的磁场.在 x0 区域，磁感应强度的大小为 B0；x1).一质量为 m、电荷量为 q(q0)的带电粒子以速度 v0 从坐标原点O 沿 x 轴正方向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿 x 轴正向时，求：(不计重力)(1)粒子运动的时间.(2)粒子与 O 点间的距离.图 8-2-10解：(1)在匀强磁场中，带电粒子做圆周运动.设在 x0 区域，圆周半径为 R1；在 x0 区域，圆周半径为 R2.由洛伦兹力公式及牛顿运动定律得考向 2

12、圆形边界磁场带电粒子在圆形边界磁场中的运动(沿径向射入必沿径向射出，如图 8-2-11 所示).图 8-2-11【典题 6】(2017 年新课标卷)如图 8-2-12 所示，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P 为磁场边界上的一点.大量相同的带电粒子以相同的速率经过 P 点，在纸面内沿不同的方向射入磁场.若粒子射入速率为 v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为 v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上.不计重力及带电粒子之间的相互作用.则 v2v1 为()图 8-2-12图 8-2-13答案：C【迁移拓展】如图 8-2-14 所示，圆形区域内有垂直于

13、纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度 v 从 A 点沿直径 AOB 方向射入磁场，经过t 时间从 C 点射出磁场，OC 与 OB 成 60)不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为(图 8-2-141A.t2B.2t1C.t3D.3t答案：B带电粒子在磁场中的极值、临界问题(1)以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，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.(2)寻找临界点常用的结论：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.当速度 v 一定时，弧长(或弦长)越长，圆

14、心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长.当速度 v 变化时，圆心角越大，运动时间越长.【典题 7】(2017 年河北石家庄调研)如图 8-2-15 所示，在xOy 平面的第一象限内，x4d 处平行于 y 轴放置一个长 l d 的粒子吸收板 AB，在 AB 左侧存在垂直于纸面向外的磁感应强度为 B 的匀强磁场.在原点 O 处有一粒子源，可沿 y 轴正方向射出质量为 m、电荷量为q 的不同速率的带电粒子，不计粒子的重力.图 8-2-15(1)若射出的粒子能打在 AB 板上，求粒子速率 v 的范围.(2)若在点 C(8d,0)处放置一粒子回收器，在 B、C 间放一挡板(粒子与挡板碰撞无能量损

15、失)，为回收恰从 B 点进入 AB 右侧区间的粒子，需在 AB 右侧加一垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，求此磁场磁感应强度的大小和此类粒子从 O 点发射到进入回收器所用的时间.解：(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设粒子的速率为 v1 时，恰好打在吸收板 AB 的 A 点，由图 8-2-16 中几何关系可知粒子的轨道半径 r12d因此要使射出的粒子能打在 AB 上，粒子的速度需满足：图 8-2-16(2)设磁场的磁感应强度为 B时，经过 B 点的粒子能够到达 C 点，【触类旁通】(多选，2017 年百校联盟猜题卷)如图 8-2-17所示，正三角形 ABC 区域内存在垂直于纸面的匀强磁场(未画边的中点.大量质量为 m、速度为 v0 的粒子从 O 点沿不同的方向垂直于磁场方向射入该磁场区域(不计粒子重力)，则从 AB 边和 AC 边射出的粒子在磁场中的运动时间可能为()图 8-2-17答案：BCD