高考物理一轮复习 第9章 第2课时 洛伦兹力及带电粒子的圆周运动课件 粤教版.ppt

广州出版社 2015年五羊高考 高考总复习物理 课件 2015年五羊高考物理复习 第2课时洛伦兹力及带电粒子的圆周运动 1 磁场对运动电荷的作用力 洛仑兹力 1 洛仑兹力的大小 f qvbsin 为v与b间夹角 2 洛仑兹力的方向 用左手定则来判断 伸开左手 使大拇指跟其余四指垂直 且与手掌在同一平面内 把左手放入磁场 让磁感线从手心穿入 四指指向 方向 或 那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受洛仑兹力的方向 2 洛仑兹力的特点由左手定则知 洛仑兹力的方向一定垂直于电荷运动的方向 由于洛仑兹力的方向与速度的方向垂直 所以洛仑兹力的瞬时功率p fvcos90 0 即洛仑兹力始终 做功 或 不做功 课前自主解读 正电荷运动的 负电荷运动的反方向 不做功 3 带电粒子在磁场中的运动 1 若粒子平行磁场射入 带电粒子所受的洛仑兹力f 则带电粒子以速度v做 2 若粒子垂直磁场射入 带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做 向心力由洛仑兹力提供 即 轨道半径 周期 与速度大小无关 课前自主解读 0 匀速直线运动 匀速圆周运动 4 数学处理法在研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时 关键要结合磁场知识灵活运用几何知识 函数知识 掌握 一找圆心 二找半径三找周期或时间t 的规律 1 圆心的确定 因洛仑兹力f指向圆心 根据f v画出粒子轨迹中的任意两点 一般是射入和射出磁场的两点 的洛仑兹力的方向 沿两个洛仑兹力方向画其延长线 两延长线的交点即为圆心 课前自主解读 2 半径的确定 利用平面几何关系或半径公式求出该圆的可能半径 或圆心角 并注意粒子速度的偏向角 等于圆心角 并等于ab弦与切线的夹角 弦切角 的2倍 如图所示即 2 t 3 运动时间t的确定 利用圆心角与弦切角的关系或者利用四边形内角和等于360 计算出圆心角 的大小 由公式可求出粒子在磁场中运动的时间t 课前自主解读 课堂主题互动 例题1 2010 广东省实 如图所示为电场电场线或磁场磁感线 某正电荷静止或运动在电场 磁场中 则有关电场力f或洛仑兹力f的方向的判断正确的是 主题一 对洛仑兹力大小和方向的判断 ab 变式1 双选 来自太阳和其它星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子 若这些粒子都到达地面 将会对地面上的生命带来危害 但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向 使得很多高能带电粒子不能到达地面 关于地磁场对垂直射向地面的射线作用 下列说法中正确的是 a 在北极 南极处阻挡作用最强b 在赤道处阻挡作用最强c 射向赤道处带电粒子向两极方向偏转d 只对其带电粒子有阻挡作用 对其中等不带电粒子没有阻挡作用 主题一 对洛仑兹力大小和方向的判断 bd 主题二 观察粒子圆周半径与运动轨迹 例题2 如图所示 一带电粒子 重力不计 在匀强磁场中沿图中轨迹运动 中央是一块薄绝缘板 粒子在穿过绝缘板时有动能损失 由图可知 a 粒子运动方向是abcdeb 粒子运动方向是edcbac 粒子带正电d 粒子在下半周所用时间比上半周所用时间长 bc 变式2 双选 带电粒子进入云室会使云室中的气体电离 从而显示出其运动轨迹 如图所示是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹 a和b是轨迹上的两点 匀强磁场b垂直纸面向里 该粒子在运动时 而动能逐渐减少 下列说法正确的是 a 粒子先经过a点 再经过b点b 粒子先经过b点 再经过a点c 粒子带负电d 粒子带正电 主题二 观察粒子圆周半径与运动轨迹 ac 主题二 观察粒子圆周半径与运动轨迹 例题3 2007 天津理综 如图所示 在x轴上方存在着垂直于纸面向里 磁感应强度为b的匀强磁场 一个不计重力的带电粒子从坐标原点o处以速度v进入磁场 粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120 角 若粒子穿过y轴正半轴后在磁场运动过程中到x轴的最大距离为a 则该粒子的比荷和所带电荷的正负是 a 正电荷b 正电荷c 负电荷d 负电荷 c 例题4 质量为m 带正电量q的粒子 垂直磁场方向从a射入匀强磁场 磁感应强度为b 途经p点 已知ap连线与入射方向成 角 如图所示 则离子从a到p经历的时间为 a b c d 主题三 观察粒子经过的圆弧与经历时间 d 变式3 处在匀强磁场内部的两电子a和b分别以速率v和2v垂直射入匀强磁场 经偏转后 哪个电子先回到原来的出发点 a 同时到达b a先到达c b先到达d 无法判断 主题三 观察粒子经过的圆弧与经历时间 a 例题5 2013 广东高考 如图 两个初速度大小相同的同种离子a和b 从o点沿垂直磁场方向进入匀强磁场 最后打到屏p上 不计重力 下列说法正确的有 a a b均带正电b a在磁场中飞行的时间比b的短c a在磁场中飞行的路程比b的短d a在p上的落点与o点的距离比b的近 主题四 粒子的圆周运动半径 经历时间的综合 ad 主题四 粒子的圆周运动半径 经历时间的综合 例题5 解析 1 粒子运动轨迹如图所示 设粒子在磁场中的轨道半径为r 由图示的几何关系可知由牛顿第二定律qvb m 得 2 圆周运动周期为 得粒子在磁场中运动圆弧对应圆心角为设粒子在磁场中运动时间为t 则 得 变式4 双选 质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场 如图所示为质谱仪的原理图 设想有一个静止的质量为m 带电量为q的带电粒子 不计重力 经电压为u的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为b的偏转磁场中 带电粒子打至底片上的p点 设op x 粒子从o到p时间为t 则在图中能正确反映x t与u之间的函数关系的是 主题四 粒子的圆周运动半径 经历时间的综合 bd 课外演练 1 如图2 1所示 螺线管两端加上交流电压 沿着螺线管轴线方向有一电子射入 则该电子在螺线管内将做 a 加速直线运动b 匀速直线运动c 匀速圆周运动d 简谐运动2 地球磁场可以有效地改变来自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 若有一束宇宙射线在赤道上方沿垂直于地磁场方向射向地球 如图2 2所示 在地磁场的作用下 射线方向发生改变的情况是 a 若射线带正电 它将向南偏移b 若射线带正电 它将向北偏移c 若射线带负电 它将向东偏移d 若射线带负电 它将向西偏移 b d 课外演练 3 一个带电粒子 沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场 粒子的一段径迹如图2 3所示 径迹上每一小段都可近似看成圆弧 由于带电粒子使沿途空气电离 粒子的能量逐渐减小 带电量不变 则由图中情况知 a 粒子从a到b 带正电b 粒子从b到a 带正电c 粒子从a到b 带负电d 粒子从b到a 带负电4 一束电子以不同速度垂直射入横截面是一正方形的匀强磁场中 如图2 4所示 则电子在磁场区域 a 入射速度va vbb 运行周期ta tbc 运行时间ta tbd 运行时间ta tc b a 课外演练 5 如图2 5所示 在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场 磁场足够大 一对正 负电子分别以相同速度沿与x轴成30 角的方向从原点垂直磁场射入 则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为 不计正 负电子间的相互作用力 6 圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场 两个质量和电荷量都相同的带电粒子a b 以不同的速率沿着ao方向对准圆心o射入磁场 其运动轨迹如图2 6所示 若带电粒子只受磁场力的作用 则 a a粒子速率较大b b粒子速率较大c a粒子在磁场中运动的周期较短d a粒子在磁场中运动的时间较短 d b 课外演练 7 2014 茂名一模 如图所示是质谱仪的一部分 离子a b以相同的速度从孔s沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场 最终打到照相底片上 已知离子a b的质量和电量分别为ma mb和qa qb 它们在磁场中运动时间分别为ta tb 则下列说法正确的是 d 课外演练 8 在匀强磁场中一个带电粒子做匀速圆周运动 如果又顺利垂直进入另一个磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场 则粒子运行的 a 速率加倍b 速率减半c 半径减半d 周期减半 cd 课外演练 9 如图2 8所示为云室中某粒子穿过铅板p前后的轨迹 室中匀强磁场方向与轨迹所在平面垂直 图中垂直纸面向里 由此可知此 a 粒子一定带正电b 粒子一定带负电c 粒子由a向b运动d 粒子在后半周时间比前半周时间长 ac 课外演练 10 2013 浙江高考 注入工艺中 初速度可忽略的离子p 和p3 经电压为u的电场加速后 垂直进入磁感应强度大小为b 方向垂直纸面向里 有一定的宽度的匀强磁场区域 如图所示 已知离子p 在磁场中转过 30 后从磁场右边界射出 在电场和磁场中运动时 离子p 和p3 a 在电场中的加速度之比为1 1b 在磁场中运动的半径之比为 1c 在磁场中转过的角度之比为1 2d 离开电场区域时的动能之比为1 1 bc 课外演练 11 如图2 9所示 水平放置的两块长直平行金属板a b相距d 0 10m a b间的电场强度为e 5 0 105n c b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为b 0 6t 方向垂直纸面向里的匀强磁场 今有一质量为m 4 8 10 25g 电荷量为q 1 6 10 18c的带正电的粒子 不计重力 从贴近a板的左端以v0 1 0 106m s的初速度水平射入匀强电场 刚好从狭缝p处穿过b板而垂直进入匀强磁场 最后粒子回到b板的q处 图中未画出 1 判断a b两板间电场强度的方向 2 求粒子到达p处的速度与水平方向的夹角 3 求p q之间的距离l 结果可保留根号 课外演练