浙江省富阳市第二中学高考物理一轮复习 洛伦兹力课件.ppt

洛仑兹力 磁体与电流的作用 电流与电流的作用 回顾 磁场的基本性质是什么 对放入磁场中的磁体 电流 运动电荷有力的作用 1 为什么通电导线在磁场中会受力的作用 一 磁场对运动电荷的作用 洛仑兹力 1 安培力与洛仑兹力之间有怎样的关系 结论 安培力是大量运动电荷受洛仑兹力的宏观表现 3 洛仑兹力方向 小结 左手定则 不论b与v垂直与否 洛仑兹力的方向一定垂直于b v决定的平面 例1 每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来 地球磁场可以有地改变这些宇宙射线中大多数带电粒子的运动方向 使它们不能到达地面 这对地球上的生命有十分重要的意义 假设有一个带正电的宇宙射线粒子x正垂直于地面向赤道射来 如图 在地球磁场的作用下 它将 a 向东偏转b 向南偏转c 向西偏转d 向北偏转 a 例2 在环形铁环上绕有线圈 线圈通有电流i 一束电子从纸里经铁环中心射向纸外 则发生偏转的情况是 a 向上偏转b 向下偏转c 向左偏转d 向右偏转 a bd 例3 用绝缘细线吊着一个带电的金属球 将小球拉至a点由静止释放 此后小球便沿着以悬点o为圆心 以线长为半径的弧线在ab两点间反复来回摆动 小球摆动过程中始终处于垂直纸面的稳定磁场中 c点是其摆动过程中的最低点 小球每次摆到最低点时 则 a 悬线的张力相同b 小球的加速度相同c 小球的速度相同d 小球的动能相同 小结 1 不论b与v垂直与否 洛仑兹力的方向一定垂直于b v决定的平面 2 因洛仑兹力总与v垂直 所以洛仑兹力永远不做功 c b 二 带电粒子在匀强磁场中的运动 f洛 0匀速直线运动 f洛 qvb匀速圆周运动 在只有洛仑兹力的作用下 变化1 若它们具有相同的速度 半径与周期的比值各多少 变化2 若它们具有相同的动能或动量 半径与周期的比值各多少 变化3 若它们由静止开始经同一电场加速后 进入同一磁场 半径与周期的比值又各多少 例1 在无界磁场中的运动 由质子 氚核 粒子混合组成的粒子束 以相同的速度同时进入同一匀强磁场中 则下图中的运动轨迹正确的是 运动轨迹分析 abcd 加深1 如图所示 带电粒子在真空环境中的匀强磁场里按图示径迹运动 径迹为互相衔接的两段半径不等的半圆弧 中间是一块薄金属片 粒子穿过时有动能损失 粒子重力及电量损失不计 2 粒子带电性质 1 粒子是从哪里运动到哪里 3 试判断粒子在上 下两段半圆径迹中哪段所需时间关系 带电粒子在有界磁场中运动情况的研究 1 找圆心 画轨迹 注意 用弧度表示 解题关键 2 定半径 3 确定运动时间 几何法求半径 写关系式 向心力公式求半径 注意对称性 例2 在半无界磁场中的运动 如图直线mn上方有磁感应强度为b的匀强磁场 正 负电子同时从同一点o以与mn成30 角的同样速度v射入磁场 电子质量为m 电荷为e 它们从磁场中射出时相距多远 射出的时间差是多少 m n b v 1 找圆心 画轨迹 2 定半径 小结 3 确定运动时间 例3 矩形磁场区 一束电子 电量为e 以速度v0垂直射入磁感应强度为b 宽为d的匀强磁场中 穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向成300角 求 电子的质量和穿过磁场的时间 小结 速度偏转角与圆心角相等 变化1 若带负电粒子的电量q 质量m 磁感应强度b及宽度d已知 若从垂直左边界入射 要求电子不从右边界穿出 则初速度v0有什么要求 b e d 变化2 若初速度斜向下与边界成 600 则初速度有什么要求 b 变化3 若初速度斜向上与边界成 600 则初速度有什么要求 变化4 穿过矩形磁场区及临界问题的分析 两板间 长为l 相距为l 存在匀强磁场 带负电粒子q m以速度v0从方形磁场的中间射入 要求粒子最终飞出磁场区域 则b应满足什么要求 b v0 q m l l 小结 临界问题的分析方法1 理解轨迹的变化 从小到大 2 找临界状态 切线夹角平分线找圆心 例6 如图中半径为r的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场 磁感应强度为b 现有一电荷量为q 质量为m的负离子从a点沿圆形区域的直径射入 设负离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为600 求此负离子在磁场区域内飞行的时间及入射速度 小结 圆形磁场区域 具有对称性特点 粒子沿圆心射入则一定沿圆心射出 3 穿过圆形磁场区 b 变化1 2002高考 电视机的显像管中 电子速的偏转是用磁偏转技术实现的 电子束经过电压为u的加速电场后 进一圆形匀强磁场区 如图所示 磁场方向垂直于圆面 磁场区中心为o 半径为r 当不加磁场时 电子束将通过o点而打到屏幕的中心m点 为了让电子束射到屏幕边缘p 需要加磁场 使电子束偏转一已知角度 此时磁场的磁感应强度b应为多少 变化2 如图 半径为r 3 10 2m的圆形区域内 有一匀强磁场b 0 2t 一带正电粒子以速度v0 106m s的从a点处射入磁场 该粒子荷质比为q m 108c kg 不计重力则 1 粒子在磁场中匀速圆周运动的半径是多少 2 若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角 其入射时粒子的方向应如何 以v0与oa的夹角 表示 最大偏转角多大 半径确定时 通过的弧越长 偏转角度越大 而弧小于半个圆周时 弦越长则弧越长 课外思考 若r r 最大偏角是多少 什么时候偏角最大 370最大偏转角为740 变化3 2004高考 一匀磁场 磁场方向垂直于xy平面 在xy平面上 磁场分布在以o为中心的一个圆形区域内 一个质量为m 电荷量为q的带电粒子 由原点o开始运动 初速为v 方向沿x正方向 后来 粒子经过y轴上的p点 此时速度方向与y轴的夹角为30 p到o的距离为l 如图所示 不计重力的影响 求磁场的磁感强度b的大小和xy平面上磁场区域的半径r 变化4 05广东物理 如图所示 在一个圆形区域内 两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径a2a4为边界的两个半圆形区域 中 a2a4与a1a3的夹角为60 一质量为m 带电量为 q的粒子以某一速度从 区的边缘点a1处沿与a1a3成30 角的方向射入磁场 随后该粒子以垂直于a2a4的方向经过圆心o进入 区 最后再从a4处射出磁场 已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t 求 区和 区中磁感应强度的大小 忽略粒子重力 加深1 如图所示 一个质量为m的负离子 从a点正对着圆心o以速度v射入半径为r的绝缘圆筒中 圆筒内存在垂直