2014年新课标高考总复习人教物理选修3-1课件选修.ppt

一、洛伦兹力1定义：电荷在磁场中所受的力2大小(1)vB时，F.(2)vB时，F.(3)v与B夹角为时，F.,第2单元磁场对运动电荷的作用,运动,0,qvB,qvBsin,3方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向(2)方向特点：FB，Fv.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,B、v,垂直于,二、带电粒子在磁场中的运动1若vB，带电粒子以入射速度v做运动2若vB，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做运动3基本公式(1)向心力公式：qvB.(2)轨道半径公式：r.(3)周期、频率和角速度公式：Tf2f.温馨提示T的大小与轨道半径r和运行速率v无关，只与磁场的磁感应强度B和粒子的比荷有关,匀速直线,匀速圆周,1带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用下列表述正确的是()A洛伦兹力对带电粒子做功B洛伦兹力不改变带电粒子的动能C洛伦兹力的大小与速度无关D洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向解析：根据洛伦兹力的特点，洛伦兹力对带电粒子不做功，A错、B对；根据FqvB，可知洛伦兹力大小与速度有关，C错；洛伦兹力的作用效果就是改变粒子的运动方向，不改变速度的大小，D错答案：B,2两个电荷量相等的带电粒子，在同一匀强磁场中只受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动下列说法中正确的是()A若它们的运动周期相等，则它们的质量相等B若它们的运动周期相等，则它们的速度大小相等C若它们的轨迹半径相等，则它们的质量相等D若它们的轨迹半径相等，则它们的速度大小相等,答案：A,3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()解析：根据左手定则，A中F方向应向上，B中F方向向下，故A错、B对C、D中都是vB，F0，故C、D都错答案：B,4如图所示，在第象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速率与x轴成30角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为(),答案：B,要点一对洛伦兹力的理解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)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力方向时，要注意将四指指向电荷运动的反方向,2洛伦兹力与静电力的比较,温馨提示(1)洛伦兹力方向与速度方向一定垂直，而静电力的方向与速度方向无必然联系(2)安培力是洛伦兹力的宏观表现，但各自的表现形式不同，洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功,例1在如图所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转角在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为(不计粒子的重力)，问：,(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？思路点拨解此题的关键有两点：(1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，偏转角等于圆心角(2)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，应用运动的合成与分解的方法求解,1带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图所示运动中经过b点，OaOb，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比为(),答案：C,要点二带电粒子在有界匀强磁场中的运动1圆心的确定(1)已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别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(如图甲所示，图中P为入射点，M为出射点),2半径的确定可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小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对应的圆心角为时，其运动时间表示为：,4带电粒子在有界磁场中运动的常见情形(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图),(2)平行边界(存在临界条件，如图),(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图),例2(2012年高考安徽理综)如图所示，圆形区域内有垂直于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角现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为(),自主解答粒子沿半径方向进入圆形磁场区域时，一定沿半径方向射出，如图,答案B,2如图所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t.若加上磁感应强度为B、水平向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出时偏离原方向60，利用以上数据可求出()A带电粒子的比荷B带电粒子在磁场中运动的周期C带电粒子的初速度D带电粒子在磁场中运动的半径,答案：AB,要点三带电粒子在匀强磁场中的多解问题带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于多种因素的影响，使问题形成多解，多解形成原因一般包含下述几个方面1带电粒子电性不确定受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电，也可能带负电，当粒子具有相同速度时，正、负粒子在磁场中运动轨迹不同，导致多解如图所示，带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，若带正电，其轨迹为a，若带负电，其轨迹为b.,2磁场方向不确定形成多解磁感应强度是矢量，如果题述条件只给出磁感应强度大小，而未说明磁感应强度方向，则应考虑因磁场方向不确定而导致的多解如图所示，带正电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，若B垂直纸面向里，其轨迹为a，若B垂直纸面向外，其轨迹为b.,3临界状态不唯一形成多解带电粒子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，也可能转过180从入射面边界反向飞出，如图所示，于是形成了多解,4运动的往复性形成多解带电粒子在部分是电场，部分是磁场的空间运动时，运动往往具有往复性，从而形成多解如图所示5磁场周期性变化形成多解带电粒子在磁感应强度周期性变化的磁场中运动时，运动往往具有往复性和周期性，从而形成多解,例3(10分)如图甲所示，M、N为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O且正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示有一束正离子在t0时垂直于M板从小孔O射入磁场已知正离子的质量为m、带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力求：,(1)磁感应强度B0的大小；(2)要使正离子从O孔垂直于N板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v0的可能值思路点拨先分析正离子在交变磁场中的运动性质，明确物理过程，然后判断出要使正离子垂直于N板射出磁场，必须让正离子在磁场中运动的时间正好是磁场变化周期的整数倍,3如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分