【优化方案】高考物理总复习 第11章第二节 磁场对运动电荷的作用课件 大纲

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基础知识梳理课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练基础知识梳理一、洛伦兹力1．定义：______电荷在磁场中所受的力．2．大小(1)v∥B时，F＝____.(2)v⊥B时，F＝______.(3)v与B夹角为θ时，F＝________.运动0qvBqvBsinθ3．方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷__________或负电荷______________．(2)方向特点：F⊥B，F⊥v.即F垂直于______决定的平面．(注意B和v可以有任意夹角)．由于F始终________v的方向，故洛伦兹力永不做功．名师点拨：当电荷的运动方向与磁场方向不垂直时，高中阶段不要求掌握．运动方向运动的反方向B、v垂直于二、带电粒子在磁场中的运动1．若v∥B，带电粒子以入射速度v做__________运动．2．若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做__________运动．基本公式匀速直线匀速圆周三、洛伦兹力的应用实例1．回旋加速器(1)构造：如图11－2－1所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接_____电源．D形盒处于匀强磁场中．交流图11－2－1相等磁感应强度B无关2．质谱仪(1)构造：如图11－2－2所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等组成．图11－2－2qBv课堂互动讲练一、对洛伦伦兹力的理理解1．洛伦兹力力和安培力力的关系洛伦兹力是是单个运动动电荷在磁磁场中受到到的力，而而安培力是是导体中所所有定向移移动的自由由电荷受到到的洛伦兹兹力的宏观观表现．2．洛伦兹力力方向的特特点(1)洛伦兹力的的方向与电电荷运动的的方向和磁磁场方向都都垂直，即即洛伦兹力力的方向总总是垂直于于运动电荷荷速度方向向和磁场方方向确定的的平面．(2)当电荷运动动方向发生生变化时，，洛伦兹力力的方向也也随之变化化．(3)用左手定则则判定负电电荷在磁场场中运动所所受的洛伦伦兹力时，，要注意将将四指指向向电荷运动动的反方向向．3．洛伦兹力力与电场力力的比较特别提醒：：(1)洛伦兹力方方向与速度度方向一定定垂直，而而电场力的的方向与速速度方向无无必然联系系．(2)安培力是洛洛伦兹力的的宏观表现现，但各自自的表现形形式不同，，洛伦兹力力对运动电电荷永远不不做功，而而安培力对对通电导线线可做正功功，可做负负功，也可可不做功．．1.以下说法正正确的是()A．电荷处于于电场中一一定受到电电场力B．运动电荷荷在磁场中中一定受到到洛伦兹力力C．洛伦兹力力对运动电电荷一定不不做功D．洛伦兹力力可以改变变运动电荷荷的速度方方向和速度度大小即时应用解析：选AC.电荷在电场场中一定受受电场力，，故A对．电荷在在磁场中运运动，且速速度方向不不平行于磁磁感线时，，才受到洛洛伦兹力的的作用，B错误．洛伦伦兹力的方方向总是垂垂直于电荷荷的速度方方向，不做做功，它只只改变速度度的方向，，不改变速速度的大小小，C正确，D错误．二、带电粒粒子在有界界匀强磁场场中做匀速速圆周运动动的分析1．确定圆心心的两种方方法(1)已知入射方方向和出射射方向时，，可通过入入射点和出出射点分别别作垂直于于入射方向向和出射方方向的直线线，两条直直线的交点点就是圆弧弧轨道的圆圆心(如图11－2－3甲所示，P为入射点，，M为出射点)．图11－2－3(2)已知入射方向向和出射点的的位置时，可可以通过入射射点作入射方方向的垂线，，连接入射点点和出射点，，作其中垂线线，这两条垂垂线的交点就就是圆弧轨道道的圆心(如图乙所示，，P为入射点，M为出射点)．2．半径的确定定用几何知识(勾股定理、三三角函数等)求出半径大小小．4．带电粒子在在匀强磁场中中做匀速圆周周运动的程序序解题法——三步法(1)画轨迹：即确确定圆心，用用几何方法求求半径并画出出轨迹．(2)找联系：轨道道半径与磁感感应强度、运运动速度相联联系，偏转角角度与圆心角角、运动时间间相联系，在在磁场中运动动的时间与周周期相联系．．(3)用规律：即牛牛顿第二定律律和圆周运动动的规律，特特别是周期公公式、半径公公式．5．带电粒子在在常见有界磁磁场区域的运运动轨迹(1)直线边界(进出磁场具有有对称性，如如图11－2－4所示)图11－2－4(2)平行边界(存在临界条件件，如图11－2－5所示)图11－2－5(3)圆形边界(沿径向射入必必沿径向射出出，如图11－2－6所示)图11－2－6即时应用图11－2－7三、带电粒子子在磁场中做做匀速圆周运运动的多解问问题1．带电粒子电电性不确定形形成多解受洛伦兹力作作用的带电粒粒子，可能带带正电，也可可能带负电，，在相同的初初速度的条件件下，正、负负粒子在磁场场中运动轨迹迹不同，形成成多解．如图11－2－8，带电粒子以以速率v垂直进进入匀匀强磁磁场，，如带带正电电，其其轨迹迹为a，如带带负电电，其其轨迹迹为b.图11－2－82．磁场场方向向不确确定形形成多多解有些题题目只只告诉诉了磁磁感应应强度度的大大小，，而未未具体体指出出磁感感应强强度的的方向向，此此时必必须要要考虑虑磁感感应强强度方方向不不确定定而形形成的的多解解．如图11－2－9，带正正电粒粒子以以速率率v垂直进进入匀匀强磁磁场，，如B垂直纸纸面向向里，，其轨轨迹为为a，如B垂直纸纸面向向外，，其轨轨迹为为b.图11－2－93．临界界状态态不唯唯一形形成多多解带电粒粒子在在洛伦伦兹力力作用用下飞飞越有有界磁磁场时时，由由于粒粒子运运动轨轨迹是是圆弧弧状，，因此此，它它可能能穿过过去了了，也也可能能转过过180°从入射射界面面这边边反向向飞出出，如如图11－2－10所示，，于是是形成成了多多解．．图11－2－104．运运动动的的周周期期性性形形成成多多解解带电电粒粒子子在在部部分分是是电电场场，，部部分分是是磁磁场场的的空空间间运运动动时时，，运运动动往往往往具具有有往往复复性性，，从从而而形形成成多多解解．．如如图图11－2－11所示示．．图11－2－113．长长为为L的水水平平极极板板间间，，有有垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，，如如图图11－2－12所示示，，磁磁感感应应强强度度为为B，板板间间距距离离为为L，板板不不带带电电．．一一质质量量为为m、电电荷荷量量为为q带正正电电的的粒粒子子(不计计重重力力)，从从左左边边极极板板间间中中点点处处垂垂直直磁磁感感线线以以速速度度v水平射入入磁场，，欲使粒粒子不打打在极板板上，可可采用的的方法是是()即时应用图11－2－12经典题型探究粒子运动径迹的分析及判定题型一(2010年高考重庆卷卷)如图11－2－13所示，矩形形MNPQ区域内有方方向垂直于于纸面的匀匀强磁场，，有5个带电粒子子从图中箭箭头所示位位置垂直于于磁场边界界进入磁场场，在纸面面内做匀速速圆周运动动，运动轨轨迹为相应应的圆弧．．这些粒子子的质量、、电荷量以以及速度大大小如下表表所示.例1图11－2－13粒子编号质量电荷量(q＞0)速度大小1m2qv22m2q2v33m－3q3v42m2q3v52m－qv由以以上上信信息息可可知知，，从从图图中中a、b、c处进进入入的的粒粒子子对对应应表表中中的的编编号号分分别别为为()A．3、5、4B．4、2、5C．5、3、2D．2、4、5又据据题题图图可可知知有有3种粒粒子子的的电电性性相相同同(包括括a、b)，另另两两种种粒粒子子的的电电性性也也相相同同(包括括c)，但但与与前前3种的的电电性性相相反反，，综综合合以以上上情情况况可可知知，，只只有有选选项项D正确确．．【答案案】D变式式训训练练(2009年高高考考安安徽徽理理综综卷卷)如图图11－2－14是科科学学史史上上一一张张著著名名的的实实验验照照片片，，显显示示一一个个带带电电粒粒子子在在云云室室中中穿穿过过某某种种金金属属板板运运动动的的径径迹迹．．云云室室放放置置在在匀匀强强磁磁场场中中，，磁磁场场方方向向垂垂直直照照片片向向里里．．云云室室中中横横放放的的金金属属板板对对粒粒子子的的运运动动起起阻阻碍碍作作用用．．分分析析此此径径迹迹可可知知粒粒子子()A．带正正电，，由下下往上上运动动B．带正正电，，由上上往下下运动动C．带负负电，，由上上往下下运动动D．带负负电，，由下下往上上运动动图11－2－14解析：：选A.由题图图可以以看出出，上上方的的轨迹迹半径径小，，说明明粒子子的速速度小小，所所以粒粒子是是从下下方往往上方方运动动；再再根据据左手手定则则，可可以判判定粒粒子带带正电电，故故选A.题型二粒子在有界磁场中的运动分析例2图11－2－15(1)粒子在在磁场场中做做圆周周运动动的半半径R及粒子子的比比荷q/m；(2)此时刻刻仍在在磁场场中的的粒子子的初初速度度方向向与y轴正方方向夹夹角的的取值值范围围；(3)从粒子子发射射到全全部粒粒子离离开磁磁场所所用的的时间间．图11－2－16图11－2－17【方法技技巧】(1)粒子刚刚好穿穿出磁磁场边边界的的条件件是带带电粒粒子在在磁场场中运运动的的轨道道与边边界相相切．．(2)当速度度v一定时时，弧弧长(或弦长长)越长，，圆心心角越越大，，则带带电粒粒子在在有界界磁场场中运运动的的时间间越长长．(满分样样板12分)(2011年苏州州模拟拟)如图11－2－18甲所示示，M、N为竖直直放