高考物理 82 磁场对运动电荷的作用课件 新人教版.ppt

第2讲磁场对运动电荷的作用 1 洛伦兹力 磁场对的作用力 2 洛伦兹力的方向 1 判断方法 左手定则 2 方向特点 f b f v 即f垂直于决定的平面 注意 b和v不一定垂直 运动电荷 b和v 3 洛伦兹力的大小f 为v与b的夹角 如图8 2 1所示 1 v b时 0 或180 洛伦兹力f 2 v b时 90 洛伦兹力f 3 v 0时 洛伦兹力f qvbsin 0 qvb 0 针对训练 1 带电荷量为 q的粒子在匀强磁场中运动 下列说法中正确的是 a 只要速度大小相同 所受洛伦兹力就相同b 如果把 q改为 q 且速度反向 大小不变 则洛伦兹力的大小 方向均不变c 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直 磁场方向一定与电荷运动方向垂直d 粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能 速度均不变 解析 因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关 而且与粒子速度的方向有关 如当粒子速度与磁场垂直时f qvb 当粒子速度与磁场平行时f 0 又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直 因而速度方向不同时 洛伦兹力的方向也不同 所以a选项错 因为 q改为 q且速度反向 由左手定则可知洛伦兹力方向不变 再由f qvb知大小不变 所以b项正确 因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角 所以c选项错 因为洛伦兹力总与速度方向垂直 因此洛伦兹力不做功 粒子动能不变 但洛伦兹力可改变粒子的运动方向 使粒子速度的方向不断改变 所以d项错 答案 b 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不做功 2 粒子的运动性质 1 若v0 b 则粒子 在磁场中做匀速直线运动 2 若v0 b 则带电粒子在匀强磁场中做匀速 3 半径和周期公式 1 洛伦兹力方向总与速度方向垂直 正好起到了向心力的作用 根据牛顿第二定律 其表达式为 2 半径公式r 周期公式t 大小 不受洛伦兹力 圆周运动 针对训练 2 2012 大纲全国高考 质量分别为m1和m2 电荷量分别为q1和q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动 已知两粒子的动量大小相等 下列说法正确的是 a 若q1 q2 则它们做圆周运动的半径一定相等b 若m1 m2 则它们做圆周运动的半径一定相等c 若q1 q2 则它们做圆周运动的周期一定不相等d 若m1 m2 则它们做圆周运动的周期一定不相等 答案 a 1 洛伦兹力和安培力的关系洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力 而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现 2 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时 要注意将四指指向电荷运动的反方向 3 洛伦兹力与电场力的比较 2012 广东高考 质量和电荷量都相等的带电粒子m和n 以不同的速率经小孔s垂直进入匀强磁场 运行的半圆轨迹如图8 2 2中虚线所示 下列表述正确的是 a m带负电 n带正电b m的速率小于n的速率c 洛伦兹力对m n做正功d m的运行时间大于n的运行时间 审题视点 1 两粒子在磁场中偏转方向相反 带电性质一定不同 2 两粒子在磁场中运动半径不同 半径越大 速度越大 3 洛伦兹力不做功 粒子的周期和粒子运动的半径 速度无关 答案 a 即学即用 1 2012 深圳调研 如图8 2 3所示 电子枪射出的电子束进入示波管 在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线 则示波管中的电子束将 a 向上偏转b 向下偏转c 向纸外偏转d 向纸里偏转 解析 环形导线在示波管处产生的磁场方向垂直于纸面向外 由左手定则可判断 电子受到的洛伦兹力向上 故a正确 答案 a 1 运动特点带电粒子以垂直于磁场方向进入磁场 其轨迹是一段圆弧 2 圆心的确定 1 基本思路 与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一定过圆心 2 常用的两种方法 已知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8 2 4所示 图中p为入射点 m为出射点 已知入射点 入射方向和出射点的位置时 可以通过入射点作入射方向的垂线 连接入射点和出射点 作其中垂线 这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心 如图8 2 5所示 p为入射点 m为出射点 3 带电粒子在不同边界磁场中的运动 直线边界 进出磁场具有对称性 如图8 2 6 平行边界 存在临界条件 如图8 2 7 圆形边界 沿径向射入必沿径向射出 如图8 2 8 审题视点 1 带电粒子在圆形边界的匀强磁场中运动 沿半径方向进入磁场 2 确定了圆心角 就能确定粒子在磁场中的运动时间 答案 b 即学即用 2 如图8 2 10所示 匀强磁场的边界为平行四边形abdc 其中ac边与对角线bc垂直 一束电子以大小不同的速度沿bc从b点射入磁场 不计电子的重力和电子之间的相互作用 关于电子在磁场中运动的情况 下列说法中正确的是 a 入射速度越大的电子 其运动时间越长b 入射速度越大的电子 其运动轨迹越长c 从ab边出射的电子的运动时间都相等d 从ac边出射的电子的运动时间都相等 解析 电子以不同的速度沿bc从b点射入磁场 若电子从ab边射出 画出其运动轨迹由几何关系可知在ab边射出的粒子轨迹所对的圆心角相等 在磁场中的运动时间相等 与速度无关 c对 a错 从ac边射出的电子轨迹所对圆心角不相等 且入射速度越大 其运动轨迹越短 故在磁场中的运动时间不相等 b d错 答案 c 潜点探究 1 若粒子沿环状的半径方向射入磁场 刚好不穿出磁场 则粒子的轨迹必须要与外圆相切 2 当粒子的速度沿与内圆相切方向射入磁场且轨道与外圆相切时 是所有粒子沿各个方向都不能穿越磁场的最大速度 3 画出粒子运动轨迹 利用几何关系找出粒子在磁场中运动的半径是解题的关键 答案 1 1 5 107m s 2 1 0 107m s 即学即用 3 2013届昆明八中质检 带电粒子的质量m 1 7 10 27kg 电荷量q 1 6 10 19c 以速度v 3 2 106m s沿垂直于磁场同时又垂直于磁场边界的方向进入匀强磁场中 磁场的磁感应强度为b 0 17t 磁场的宽度l 10cm 如图8 2 12所示 1 求带电粒子离开磁场时的速度和偏转角 2 求带电粒子在磁场中运动的时间以及出磁场时偏离入射方向的距离 答案 1 3 2 106m s30 2 3 3 10 8s2 7 10 2m 洛伦兹力方向的判断1 如图8 2 13所示 对应的四种情况中 对各粒子所受洛伦兹力的方向的描述 其中正确的是 a 垂直于v向右下方b 垂直于纸面向外c 垂直于纸面向外d 垂直于纸面向里 解析 由左手定则可判断a图中洛伦兹力方向垂直于v向左上方 b图中洛伦兹力垂直于纸面向里 c图中垂直于纸面向里 d图中垂直于纸面向里 故d正确 a b c错误 答案 d 洛伦兹力的特点及效果2 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f qvb 可知洛伦兹力的大小与速度有关 c错 洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向 不改变速度的大小 d错 答案 b 带电粒子在匀强磁场中的运动3 2012 北京高考 处于匀强磁场中的一个带电粒子 仅在磁场力作用下做匀速圆周运动 将该粒子的运动等效为环形电流 那么此电流值 a 与粒子电荷量成正