浙江鸭2019版高考物理大一轮复习第八章磁场第2讲磁吃运动电荷的作用课件.ppt
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1、第2讲 磁场对运动电荷的作用,第八章 磁 场,考试标准,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、运动电荷在磁场中受到的力 1.洛伦兹力 磁场对 的作用力. 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 ; 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 .,运动电荷,垂直,反方向,洛伦兹力,平面,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)
2、v0时,洛伦兹力F0.,0,qvB,自测1 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,答案,二、带电粒子在匀强磁场中的运动 1.洛伦兹力的特点:洛伦兹力不改变带电粒子速度的 ,或者说,洛伦兹力对带电粒子 . 2.粒子的运动性质: (1)若v0B,则粒子不受洛伦兹力,在磁场中做 . (2)若v0B,则带电粒子在匀强磁场中做 .,大小,不做功,匀速直线运动,匀速圆周运动,3.半径和周期公式:,自测2 甲、乙两个质量和电荷量都相同的带正电的粒子(重力及粒子之间的相互作用力不计),分别以速度v甲和v乙垂直磁场方向射入匀强磁场中,且v甲v乙,则甲、乙两个粒子的运动
3、轨迹正确的是,答案,研透命题点,命题点一 对洛伦兹力的理解,1.洛伦兹力的特点 (1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面,所以洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,即洛伦兹力永不做功. (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)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时,要注意将四指指向电荷运动的反方向.,2.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. (2)安培力可以做功,而洛伦兹力对运动电荷不做功.,例1 (2016杭州市模拟)如图1所示,一轨道由两等长的光滑斜面AB和BC组成,两
4、斜面在B处用一光滑小圆弧相连接,BA、BC关于竖直线BD对称且BD右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,B处可认为处在磁场中,P是BC的中点,一带电小球从A点由静止释放后能沿轨道来回运动,C点为小球在BD右侧运动的最高点,则下列说法正确的是 A.C点与A点不在同一水平线上 B.小球向右或向左滑过B点时,对轨道压力相等 C.小球向上或向下滑过P点时,其所受洛伦兹力相同 D.小球从A到B的时间是从C到P时间的 倍,图1,答案,解析,解析 小球在运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持力作用,因洛伦兹力不做功,支持力始终与小球运动方向垂直,也不做功,即只有重力做功,满足机械能守恒,因此C点与A点等高,在同一水
5、平线上,选项A错误; 小球向右或向左滑过B点时速度等大反向,即洛伦兹力等大反向,小球对轨道的压力不等,选项B错误; 同理小球向上或向下滑过P点时,洛伦兹力也等大反向,选项C错误;,答案,变式1 关于静电力与洛伦兹力,以下说法正确的是 A.静电场中的电荷一定会受到静电力的作用,磁场中的运动电荷一定会 受到洛伦兹力作用 B.静电力一定会对电场中的运动电荷做功,而洛伦兹力对磁场中的运动 电荷则一定不做功 C.静电力方向与电场线方向平行,洛伦兹力方向与磁感线方向平行 D.静电力和洛伦兹力的大小均与电荷量大小成正比,答案,变式2 (2016绍兴市9月选考)如图2所示,电子枪向右发射电子束,其正下方水平直
6、导线内通有向右的电流,则电子束将 A.向上偏转 B.向下偏转 C.向纸外偏转 D.向纸内偏转,图2,解析 由安培定则知水平直导线上方磁场方向垂直于纸面向外,由左手定则知向右运动的电子受到向上的洛伦兹力,故A正确.,解析,变式3 速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场,其轨迹照片如图所示,则磁场最强的是,答案,解析,解析 由于带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向下的洛伦兹力作用,故物体对斜面的正压力增大,斜面对物体的滑动摩擦力增大,由于物体克服摩擦力做功增大,所以物体滑到底端时v变小,B正确.,变式4 如图3所示,一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到底端时,速度为v.若加上一个垂直纸面向外
7、的磁场,则滑到底端时 A.v变大 B.v变小 C.v不变 D.不能确定v的变化,图3,答案,解析,命题点二 带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动,带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析思路,考向1 直线边界(进出磁场具有对称性,如图4所示),图4,例2 如图5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的比值为,图5,答案,解析,考向2 平行边界(如图6),图6,例3 (2015浙江
8、9月选考样题23)某科研小组设计了一个粒子探测装置.如图7甲所示,一个截面半径为R的圆筒(筒长大于2R)水平固定放置,筒内分布着垂直于轴线的水平方向匀强磁场,磁感应强度大小为B.图乙为圆筒的入射截面,图丙为竖直方向过筒轴的切面.质量为m,电荷量为q的正离子以不同的初速度垂直于入射截面射入筒内.圆筒内壁布满探测器,可记录粒子到达筒壁的位置.筒壁上的P点和Q点与入射面的距离分别为R和2R.(离子碰到探测器即被吸收,忽略离子间的相互作用),图7,(1)离子从O点垂直射入,偏转后到达P点,求该离子的入射速度v0的大小;,答案,解析,解析 离子运动的半径为R,(2)离子从OC线上垂直射入,求位于Q点处的
9、探测器接收到的离子的入射速度范围;,答案,解析,解析 如图,离子以v1从C点入射时,才能到达Q点,偏转半径为R12R,从O点入射时,设半径为R2,根据题意得,(3)若离子以第(2)问求得范围内的速度垂直入射,从入射截面的特定区域入射的离子偏转后仍能到达距入射面为2R的筒壁位置,画出此入射区域的形状并求其面积.,答案,解析,解析 当离子以 的速度在偏离竖直线CO入射时,入射点与正下方筒壁的距离仍然为R. 所以特定入射区域为图中阴影部分 由几何关系得AO1B120, O1AO1BO1O2R,考向3 圆形边界(如图8),图8,例4 如图9所示,为一圆形区域的匀强磁场,在O点处有一放射源,沿半径方向射
10、出速率为v的不同带电粒子,其中带电粒子1从A点飞出磁场,带电粒子2从B点飞出磁场,不考虑带电粒子的重力,则 A.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷之比为31 B.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷之比为 1 C.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间之比为21 D.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间之比为12,答案,解析,图9,变式5 两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域,其运动轨迹如图10.若不计粒子的重力,则下列说法正确的是 A.a粒子带正电,b粒子带负电 B.a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大 C.b粒子动能较大 D.b粒子
11、在磁场中运动时间较长,答案,解析,图10,解析 粒子向右运动,根据左手定则,b向上偏转,应当带正电;a向下偏转,应当带负电,故A错误;,F洛qvB,故速度大的b受洛伦兹力较大,故B错误; 磁场中质量相同,带电荷量相等的粒子,偏转角大的运动的时间也长;a粒子的偏转角大,因此a粒子在磁场中运动的时间较长,故D错误.,命题点三 带电粒子在磁场中运动的多解和临界极值问题,考向1 带电粒子电性不确定形成多解 受洛伦兹力作用的带电粒子,可能带正电荷,也可能带负电荷,在相同的初速度下,正、负粒子在磁场中运动轨迹不同,导致多解.,例5 如图11所示,第一象限范围内有垂直于xOy平面的匀强磁场,磁感应强度为B.
12、质量为m、电荷量大小为q的带电粒子(不计重力)在xOy平面里经原点O射入磁场中,初速度v0与x轴夹角60,试分析计算: (1)带电粒子从何处离开磁场?穿越磁场时运动方向发生的偏转角多大?,答案,解析,图11,答案 见解析,带电粒子沿半径为R的圆运动一周所用的时间为,若粒子带负电,它将从x轴上A点离开磁场,由几何关系知运动方向发生的偏转角1120.,若粒子带正电,它将从y轴上B点离开磁场,运动方向发生的偏转角260,,(2)带电粒子在磁场中运动时间多长?,解析 若粒子带负电,它从O到A所用的时间为,答案,解析,答案 见解析,若粒子带正电,它从O到B所用的时间为,考向2 临界状态不唯一形成多解 带
13、电粒子只在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时,由于粒子运动轨迹是圆弧状,因此,它可能穿过去了,也可能从入射界面这边反向飞出,于是形成多解.,例6 长为l的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场,如图12所示.磁感应强度为B,板间距离为l,极板不带电.现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是,答案,解析,图12,考向3 运动的往复性形成多解 带电粒子在磁场中运动时,由于某些因素的变化,例如磁场方向反向或者速度方向突然反向等,运动往往具有往复性,因而形成多解.,例7 如图13所示,在x0的区域中,存在磁感应强度大
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