高考物理一轮复习专题八磁场第2讲磁场对运动电荷的作用.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,第2讲,磁场对运动电荷作用,1/39,考点,1,洛伦兹力及其特点,运动,1.定义：_电荷在磁场中受到力，叫做洛伦兹力.,2.洛伦兹力大小,(1)当运动电荷速度方向,与磁感应强度方向垂直时，电荷,所受洛伦兹力,f,_.,q,v,B,(2)当运动电荷速度方向与磁感应强度方向平行时，电荷,所受洛伦兹力,f,_.,0,2/39,3.洛伦兹力方向,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方向，,即正电荷运动方向或负电荷运动_.,(2)方向特点：,f,B,，,f,v,，即,f,垂直于_决定平面.,3/39,(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运动,1.速度与磁场平行时：带电粒子不受洛伦兹力作用，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,于磁感线平面内以入射速度,v,做_运动.,v,2,R,q,v,B,(2)轨道半径公式：,R,_.,m,v,qB,2,m,qB,(3)周期：,T,2,R,v,4/39,【基础自测】,1.如图 8-2-1 所表示，,a,是竖直平面,P,上一点，,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,条形磁铁磁场共同作用下，在水平面内向右弯曲经过,a,点.,在电子经过,a,点瞬间，条形磁铁磁场对该电子作用力,方向(,),图 8-2-1,A.向上,B.向下,C.向左,D.向右,答案：,A,5/39,2.(,年新课标,卷,),两相邻匀强磁场区域磁感应,强,度大小不一样，方向平行,.一速度方向与磁感应强度方向垂直带,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(,),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：,D,6/39,3.(,年新课标,卷,),如图 8-2-2 所表示，,MN,为铝质薄平板，,铝板上方和下方分别有垂直于图平面匀强磁场(未画出)，一,带电粒子从紧贴铝板上表面,P,点垂直于铝板向上射出，从,Q,点穿越铝板后抵达,PQ,中点,O,.已知粒子穿越铝板时，其动能,损失二分之一，速度方向和电荷量不变，不计重,力,.铝板上方和下方,磁感应强度大小之比为(,),图 8-2-2,答案：,D,7/39,4.如图 8-2-3 所表示，在磁感应强度为,B,、方向垂直纸面向里,匀强磁场中，一质量为,m,、电荷量为,e,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,),连线与初速度方向夹角为,，则,t,为(,图 8-2-3,答案：,B,8/39,热点,1,洛伦兹力特点,热点归纳,1.洛伦兹力方向特点：,(1)洛伦兹力方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场,方向所确定平面.,(2)当电荷运动方向发生,改变时，洛伦兹力方向也随之变,化,.,(3)左手定则判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷.,9/39,类型,洛伦兹力,电场力,产生条件,v,0 且,v,不与,B,平行,电荷处于电场中,大小,F,q,v,B,(,v,B,),F,qE,力方向与场,方向关系,一定是,F,B,，,F,v,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,只改变电荷速度方,向，不改变速度大小,既能够改变电荷速度,大小，也能够改变运动,方向,2.洛伦兹力与电场力比较：,10/39,考向,1,洛伦兹力方向,【典题,1,】,(,年重庆南开中学期末,),四根等长导线固,定在正方体四条沿,x,轴方向棱上，并通以等大电流，方,向如图 8-2-4 所表示.正方体中心,O,处有一粒子源在不停地沿,x,轴负方向喷射电子，则电子刚被喷射出时受到洛伦兹力方向,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,轴负方向,图 8-2-4,11/39,解析：,沿,x,轴负方向观察，依据右手螺旋定则，判断出四,根导线在,O,点产生合磁场方向沿,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，依据左手定则，判断出洛,伦兹力方向沿,y,轴正方向，即 B 正确.,答案：,B,12/39,考向,2,洛伦兹力与电场力比较,【典题,2,】,(,多项选择,),如图 8-2-5 所表示，质量为,m,、带电量为,q,三个相同带电小球甲、乙、丙，从同一高度以初速度,v,0,水,平抛出，乙球处于竖直向下匀强电场中，丙球处于垂直纸面,向里匀强磁场中，它们落地时间分别为,t,甲,、,t,乙,、,t,丙,，落地,),时速度大小分别为,v,甲,、,v,乙,、,v,丙,，则以下判断正确是(,图 8-2-5,A.,t,甲,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,13/39,考向,3,洛伦兹力作用下动态分析问题,【典题,3,】,(,多项选择,),如图 8-2-6 所表示，甲是不带电绝缘物块,，,乙是带负电物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙绝缘水平,地板上，地板上方空间有垂直于纸面向里匀强磁场,.现加一水,平向左匀强电场，发觉甲、乙一起向右加速运动.在加速运动,阶段(,),图 8-2-6,14/39,A.甲、乙两物块一起做加速度减小加速运动,B.甲、乙两物块间摩擦力不变,C.乙物块与地面之间摩擦力不停增大,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，地面对乙物块摩擦力,f,(,m,甲,g,m,乙,g,q,v,B,)，因为整体做加速运动，故地面,对乙物块摩擦,力逐步增大，,C 正确；对整体依据牛顿第二定律得,qE,(,m,甲,g,m,乙,g,q,v,B,),(,m,甲,m,乙,),a,，整体加速度逐步减小，A 正确，,D 错误；对甲物体受力分析，依据牛顿第二定律得,f,1,m,甲,a,，,加速度减小，则两物块间摩擦力减小，B 错误.,答案：,AC,15/39,热点,2,带电粒子在磁场中运动半径公式和周期公式,【典题,4,】,(,多项选择，,年新课标,卷,),有两个匀强磁场区,域和，中磁感应强度是中,k,倍，两个速率相同,电子分别在两磁场区域做圆周运动.与中运动电子相比，,中电子(,),A.运动轨迹半径是中,k,倍,B.加速度大小是中,k,倍,C.做圆周运动周期是中,k,倍,D.做圆周运动角速度与中,相等,16/39,答案：,AC,17/39,热点,3,带电粒子在有界磁场中运动,热点归纳,1.圆心确实定：,甲,乙,图,8-2-7,18/39,(1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时，可经过,入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向直线，两条直,线交点就是圆弧轨道圆心(如图 8-2-7 甲所表示).,(2)已知入射方向和入射点、出射点位置时，能够经过入,射点作入射方向垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，,这两条垂线交点就是圆弧轨道圆心(如图乙所表示).,19/39,2.半径确实定和计算：,利用平面几何关系，求出该圆可能半径(或圆心角)，求,解时注意以下几个主要几何特点：,图 8-2-8,20/39,(1)粒子速度偏向角(,)等于圆心角(,)，并等于,AB,弦与切,线夹角(弦切角,)2 倍(如图 8-2-8 所表示)，即,2,t,.,(2)直角三角形应用(勾股定理).找到,AB,中点,C,，连接,OC,，则,AOC,、,BOC,都是直角三角形.,21/39,3.运动时间确实定：,粒子在磁场中运动一周时间为,T,，当粒子运动圆弧所,22/39,4.,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)找联络：轨道半径与磁感应强度、运动速度联络，偏,转角度与圆心角、运动时间联络，在磁场中运动时间与周,期联络.,(3)用规律：即牛顿运动定律和圆周运动规律，尤其是周,期公式、半径公式.,23/39,考向,1,直线边界磁场,带电粒子在直线边界磁场中运动(进、出磁场含有对称,性，如图 8-2-9 甲、乙、丙所表示).,甲,丙,乙,图,8-2-,9,24/39,【典题,5,】,(,年新课标,卷,),如图 8-2-10 所表示，空间存,在方向垂直于纸面(,xOy,平面)向里磁场.在,x,0 区域，磁感应,强度大小为,B,0,；,x,1).,一质量为,m,、电荷量为,q,(,q,0)带电粒子以速度,v,0,从坐标原点,O,沿,x,轴正方向射入磁场，此时开始计时，当粒子速度方向,再次沿,x,轴正向时，求：(不计重力),(1)粒子运动时间.,(2)粒子与,O,点间距离.,图 8-2-10,25/39,解：,(1)在匀强磁场中，带电粒子做圆周运动.设在,x,0 区,域，圆周半径为,R,1,；在,x,0 区域，圆周半径为,R,2,.由洛伦兹力公,式及牛顿运动定律得,26/39,27/39,考向,2,圆形边界磁场,带电粒子在圆形边界磁场中运动(沿径向射入必沿径向,射出，如图 8-2-11 所表示).,图 8-2-11,28/39,【典题,6,】,(,年新课标,卷,),如图 8-2-12 所表示，虚线所,示圆形区域内存在一垂直于纸面,匀强磁场，,P,为磁场边界,上一点.大量相同带电粒子以相同速率经过,P,点，在纸面,内沿不一样方向射入磁场.若粒子射入速率为,v,1,，这些粒子在磁,场边界出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为,v,2,，,对应出射点分布在三分之一圆周上.不计重力及带电粒子之,间相互作用.则,v,2,v,1,为(,),图 8-2-12,29/39,图 8-2-13,答案：,C,30/39,【迁移拓展】,如图 8-2-14 所表示，圆形区域内有垂直于纸面,向里匀强磁场，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，则粒子在磁场中运动时间变为(,图 8-2-14,1,A.,t,2,B.2,t,1,C.,t,3,D.3,t,答案：,B,31/39,带电粒子在磁场中极值、临界问题,(1)以题目中“恰好”“最大”“最高”“最少”等词,语为突破口，利用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，根,据粒子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)寻找临界点惯用结论：,刚好穿出磁场边界条件是带电粒子在磁场中运动轨,迹与边界相切.,当速度,v,一定时，弧长(或弦长)越长，圆心角越大，则,带电粒子在有界磁场中运动时间越长.,当速度,v,改变时，圆心角越大，运动时间越长.,32/39,【典题,7,】,(,年河北石家庄调研,)如图 8-2-15 所表示，在,xOy,平面第一象限内，,x,4,d,处平行于,y,轴放置一个长,l,d,粒子吸收板,AB,，在,AB,左侧存在垂直于纸面向外磁,感应强度为,B,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,不一样速率带电粒子，不,计粒子重力.,图 8-2-15,33/39,(1)若射出粒子能打在,AB,板上，求粒子速率,v,范围.,(2)若在点,C,(8,d,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失)，为回收恰从,B,点进入,AB,右侧,区间粒子，需在,AB,右侧加一垂直于纸面向外匀强磁场(图,中未画出)，求此磁场磁感应强度大小和这类粒子从,O,点发射,到进入回收器所用时间.,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，设粒子速率为,v,1,时，恰好打在吸收板,AB,A,点，,由图 8-2-16 中几何关系可知粒子轨道半径,r,1,2,d,34/39,35/39,所以要使射出粒子能打在,AB,上，粒子速度需满足：,图 8-2-16,(2)设磁场磁感应强度为,B,时，经过,B,点粒子能够到,达,C,点，,36/39,37/39,【触类旁通】,(,多项选择，,年百校联盟猜题卷,),如图 8-2-17,所表示，正三角形,ABC,区域内存在垂直于纸面匀强磁场(未画,边中点.大量质量为,m,、速度为,v,0,粒子从,O,点沿不一样方,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,边射出粒子在磁场中运动时间可能为(,),38/39,图 8-2-17,答案：,BCD,39/39,