2019年高考物理总复习第九章磁场第2课时磁吃运动电荷的作用课件教科版.ppt

第2课时磁场对运动电荷的作用,基础回顾,核心探究,演练提升,基础回顾自主梳理融会贯通,知识梳理,一、洛伦兹力1.大小(1)vB时,洛伦兹力F洛=.(2)vB时,洛伦兹力F洛=.(3)v=0时,洛伦兹力F洛=0.(4)v与B夹角为时,洛伦兹力F洛=.,0,qvB,qvBsin,2.方向(1)判定方法左手定则的主要内容:掌心磁感线垂直穿入掌心;四指指向.运动的方向或运动的反方向;大拇指指向的方向.如图,表示运动的方向或运动的反方向,表示的方向,表示的方向.(2)方向特点F洛B,F洛v.即F洛垂直于B,v决定的.(注意B和v可以有任意夹角),正电荷,负电荷,洛伦兹力,正电荷,负电荷,磁场,洛伦兹力,平面,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,在磁场中做.(2)若v0B,则带电粒子在匀强磁场中做.如图,带电粒子在磁场中,中粒子做运动,中粒子做.运动,中粒子做运动.,大小,不做功,不受洛伦兹力,匀速直线运动,匀速圆周运动,匀速圆周,匀速直线,匀速圆周,3.半径和周期公式(1)由qvB=,得R=.(2)由v=,得T=.,自主检测,1.思考判断(1)带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用.()(2)带电粒子在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下的直线运动只能是匀速直线运动.()(3)根据公式T=,说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比.()(4)由于安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以洛伦兹力也可能做功.(),答案:(1)(2)(3)(4),(5)带电粒子进入匀强磁场的速度与磁场既不平行又不垂直时,粒子做螺旋状运动,即平行磁场方向做匀速直线运动,垂直磁场方向做匀速圆周运动.()(6)带电粒子在电场越强的地方受电场力越大,同理带电粒子在磁场越强的地方受磁场力越大.(),答案:(5)(6),2.在以下几幅图中,洛伦兹力的方向判断正确的是(),B,解析:由左手定则可知,A图中洛伦兹力方向向外,选项A错误;B图中洛伦兹力方向向上,选项B正确;C图中洛伦兹力方向向下,选项C错误;D图中不受洛伦兹力,选项D错误.故选B.,3.如图所示,重力不计、初速度为v的正电荷,从a点沿水平方向射入有明显左边界的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,若边界右侧的磁场范围足够大,该电荷进入磁场后()A.动能发生改变B.运动轨迹是一个完整的圆,正电荷始终在磁场中运动C.运动轨迹是一个半圆,并从a点上方某处穿出边界向左射出D.运动轨迹是一个半圆,并从a点下方某处穿出边界向左射出,C,解析:洛伦兹力不做功,电荷的动能不变,选项A错误;由左手定则知,正电荷刚进入磁场时受到的洛伦兹力的方向向上,电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动,运动轨迹是一个半圆,并从a点上方某处穿出边界向左射出,选项B,D错误,C正确.,核心探究分类探究各个击破,考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速度方向和磁场方向确定的平面.(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)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力的作用.,2.洛伦兹力与电场力的比较,【典例1】(2017湖北沙市第四次检测)如图所示,带负电的小球以一定的初速度v0,从倾角为的粗糙绝缘斜面顶端沿斜面向下运动,斜面足够长,小球与斜面之间的动摩擦因数0),粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30角,已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为(),D,2.带电粒子在磁场中运动的基本规律(2016四川卷,4)如图所示,正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场.一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域,当速度大小为vb时,从b点离开磁场,在磁场中运动的时间为tb,当速度大小为vc时,从c点离开磁场,在磁场中运动的时间为tc,不计粒子重力.则()A.vbvc=12,tbtc=21B.vbvc=21,tbtc=12C.vbvc=21,tbtc=21D.vbvc=12,tbtc=12,A,3.带电粒子在圆形磁场中运动(2017全国卷,18)如图,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;若粒子射入速度为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(),C,4.导学号58826193带电粒子在有界磁场中的临界极值(2017湖南衡阳三模)如图所示,矩形A1A2A3A4和B1B2B3B4两矩形中心点重合,边平行或垂直,矩形A1A2A3A4和B1B2B3B4之间有电场强度大小相等的电场方向都垂直于矩形边向内,矩形B1B2B3B4内有垂直纸面向外的匀强磁场.矩形A1A2A3A4的长与宽都比矩形B1B2B3B4多2d.现在矩形A1A2A3A4边A1A2中点O有质量为m、电荷量为q的一带正电的粒子(不计重力)由静止释放,经过一段时间后,带电粒子又回到了O点.已知电场强度的大小都是E,匀强磁场的磁感应强度为B,带电粒子经过电场和磁场的分界线时,速度都与分界线垂直.求:,(1)若带电粒子最快回到O点,那么矩形B1B2B3B4的长和宽是多少?,(2)若带电粒子最快回到O点,那么带电粒子最快回到O点所用的时间?,(3)若两矩形的长是宽的两倍(也就是|A1A4|=2|A1A2|),则矩形A1A2A3A4的边长|A1A2|是多少?,拓展增分,确定带电粒子在磁场中运动轨迹的特殊方法1.动态放缩法粒子源发射速度方向一定、大小不同的带电粒子进入匀强磁场时,这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化而变化,如图所示(图中只画出粒子带正电的情景),速度v0越大,运动半径也越大.可以发现这些带电粒子射入磁场后,它们运动轨迹的圆心在垂直速度方向的直线PP上.由此可得到一种确定临界条件的方法:可以以入射点P为定点,圆心位于PP直线上,将半径放缩作轨迹,从而探索出临界条件,这种方法称为“放缩法”.,【示例1】(多选)如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内,O点是cd边的中点.一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下,从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0后刚好从c点射出磁场.现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30角的方向、以大小不同的速率射入正方形内,那么下列说法中正确的是(),AC,2.定圆旋转法当带电粒子射入磁场时的速度v大小一定,但射入的方向变化时,粒子做圆周运动的轨迹半径R是确定的.在确定粒子运动的临界情景时,可以以入射点为定点,将轨迹圆旋转,作出一系列轨迹,从而探索出临界条件.如图所示为粒子进入单边界磁场时的情景.,【示例2】轨迹区域的判断如图所示,在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里.许多质量为m,带电荷量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域.不计重力,不计粒子间的相互影响.下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域,其中R=,下列哪个选项图是正确的(),A,解析:如图所示,当粒子的速度方向水平向右时,其轨迹圆在上方.粒子的速度方向由水平向右逆时针转到水平向左的过程中,对应于轨迹圆以O为轴逆时针转动,因此这些轨迹是以半径为2R且绕O点转动的一簇圆.由于所有带电粒子在磁场中可能经过的区域应该是轨迹圆扫过的区域,所以,只要判定出区域右侧边界是速度沿ON方向的粒子的圆轨道,就能迅速地得到A正确.,【示例3】轨迹