重庆市万州区龙宝中学高考物理总复习 第8章 第2讲 磁场对运动电荷的作用课件.ppt

第2讲磁场对运动电荷的作用 聚焦一个热点 抓住三个考点 备选视频展台 突破三个考向 随堂基础演练 1 洛伦兹力 洛伦兹力的方向 洛伦兹力的公式2 带电粒子在匀强磁场中的运动3 质谱仪和回旋加速器状元微博 1 洛伦兹力的特点与应用2 带电粒子在匀强磁场中的运动3 有界磁场中的临界问题 命题热点11带电粒子在匀强磁场中的运动1 命题专家评述阅卷教师叮咛3 高考佐证 典例预测 第八章磁场备选多媒体展台1 磁现象和磁场 奥斯特实验2 地磁场分布3 通电螺线管的磁场4 探究通电导线在磁场中受的力与i和l的关系5 安培分子电流假说6 质谱仪原理7 磁场对运动电荷的作用力 等离子体磁流体发电机 01抓住三个考点 思维驱动 2013 黄山高三检测 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方向应向下 故a错 b对 c d中都是v b f 0 故c d都错 答案b 01抓住三个考点 知识存盘 1 洛伦兹力 磁场对 的作用力叫洛伦兹力 2 洛伦兹力的方向 1 判定方法 左手定则 掌心 磁感线 穿入掌心 四指 指向正电荷运动的方向或负电荷运动的 拇指 指向 的方向 2 方向特点 f b f v 即f垂直于b和v决定的 3 洛伦兹力的大小 1 v b时 洛伦兹力f 0 或180 2 v b时 洛伦兹力f 90 3 v 0时 洛伦兹力f 易错警示 1 应用左手定则时 一定要分清正 负电荷 2 洛伦兹力不做功 但安培力却可以做功 思考 电荷在电场中一定要受力电场力作用 但在磁场中不一定受洛伦兹力作用 运动电荷 垂直 反方向 平面 0 qvb 0 洛伦兹力 思维驱动 01抓住三个考点 试画出右图中几种情况下带电粒子的运动轨迹 并说出其运动性质 答案 01抓住三个考点 1 若v b 带电粒子不受洛伦兹力 在匀强磁场中做 运动 2 若v b 带电粒子仅受洛伦兹力作用 在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做 运动 3 半径和周期公式 v b 知识存盘 匀速直线 匀速圆周 01抓住三个考点 思维驱动 v t r 01抓住三个考点 01抓住三个考点 知识存盘 加速电场 偏转磁场 01抓住三个考点 交流 相等 磁感应强度 半径 无关 01抓住三个考点 记一记1 运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用 2 左手判断洛伦兹力方向 但一定分正 负电荷 3 洛伦兹力一定不做功 4 当v b时粒子做匀速圆周运动 01抓住三个考点 5 回旋加速器 02突破三个考向 审题导析1 对比分析加匀强磁场前后小球的受力情况 进而由受力情况分析小球的运动情况 2 再由小球两种运动情况判定落点 典例1 如图示 在竖直绝缘的平台上 一个带正电的小球以水平速度v0抛出 落在地面上的a点 若加一垂直纸面向里的匀强磁场 则小球的落点 a 仍在a点b 在a点左侧c 在a点右侧d 无法确定 mg f洛 v 02突破三个考向 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 要注意判断结果与正电荷恰好相反 4 洛伦兹力对运动电荷 或带电体 不做功 不改变速度的大小 但它可改变运动电荷 或带电体 速度的方向 影响带电体所受其他力的大小 影响带电体的运动时间等 2 洛伦兹力与安培力的联系及区别 1 安培力是洛伦兹力的宏观表现 二者是相同性质的力 都是磁场力 2 安培力可以做功 而洛伦兹力对运动电荷不做功 借题发挥 02突破三个考向 变式跟踪1 如图所示 abc为竖直平面内的光滑绝缘轨道 其中ab为倾斜直轨道 bc为与ab相切的圆形轨道 并且圆形轨道处在匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 质量相同的甲 乙 丙三个小球中 甲球带正电 乙球带负电 丙球不带电 现将三个小球在轨道ab上分别从不同高度处由静止释放 都恰好通过圆形轨道的最高点 则 a 经过最高点时 三个小球的速度相等b 经过最高点时 甲球的速度最小c 甲球的释放位置比乙球的高d 运动过程中三个小球的机械能均保持不变 q甲 mg v f安 q乙 丙不带电 02突破三个考向 02突破三个考向 例2 2012 安徽理综 19 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 a t 2b 2 tc t 3d 3 t 审题导析1 注意分析带电粒子运动轨迹 圆心 半径及与已知量的几何关系 2 注意带电粒子速度改变后 各物理量及运动情况又发生了哪些变化 v r1 r2 o1 o2 1 2 r 02突破三个考向 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法 02突破三个考向 以题说法 带电粒子在有界磁场中的常用几何关系1 四个点 分别是入射点 出射点 轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点 2 三个角 速度偏转角 圆心角 弦切角 其中偏转角等于圆心角 也等于弦切角的2倍 变式跟踪2 如图 a 所示 在以直角坐标系xoy的坐标原点o为圆心 半径为r的圆形区域内 存在磁感应强度大小为b 方向垂直xoy所在平面向里的匀强磁场 一带电粒子由磁场边界与x轴的交点a处 以速度v0沿x轴负方向射入磁场 粒子恰好能从磁场边界与y轴正半轴的交点c处 沿y轴正方向射出磁场 不计带电粒子所受重力 1 a 粒子带何种电荷 b 求粒子的比荷 2 若磁场的方向和所在空间的范围不变 而磁感应强度的大小变为b 该粒子仍从a处以相同的速度射入磁场 粒子射出磁场时速度的方向相对于入射方向改变了 角 如图 b 所示 求磁感应强度b 的大小 02突破三个考向 f安 f 安 02突破三个考向 f安 f 安 02突破三个考向 02突破三个考向 教你审题 关键词 带正电离子 速度大小相同 半径r 在a 2 a之间 全部 恰好 画粒子沿 y方向以 a 2为半径做圆周运动的轨迹 将运动圆弧以o为圆心旋转 圆弧轨迹与磁场上边界相切时为临界轨迹 比较圆心角的大小 找到最长运动时间 读题 画图 旋转 找临界 比较 o1 o2 02突破三个考向 02突破三个考向 借题发挥 1 三步解决带电粒子在有界磁场中的运动问题 1 定圆心 画轨迹 2 找几何关系 确定物理量 3 画动态圆 定临界状态 2 解决带电粒子在磁场中的临界问题的关键解决此类问题 关键在于 1 运用动态思维 寻找临界点 确定临界状态 2 根据粒子的速度方向找出半径方向 同时由磁场边界和题设条件画好轨迹 定好圆心 建立几何关系 02突破三个考向 3 巧记带电粒子在不同边界磁场中运动的几种常见情况 直线边界 进出磁场具有对称性 如图所示 v b b v v v v b v a b c 02突破三个考向 平行边界 存在临界条件 如图所示 圆形边界 沿径向射入必沿径向射出 如图所示 02突破三个考向 变式跟踪3 如图所示 m n为两块带等量异种电荷的平行金属 两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值 静止的带电粒子带电荷量为 q 质量为m 不计重力 从点p经电场加速后 从小孔q进入n板右侧的匀强磁场区域 磁感应强度大小为b 方向垂直于纸面向外 cd为磁场边界上的一绝缘板 它与n板的夹角为 45 孔q到板的下端c的距离为l 当m n两板间电压取最大值时 粒子恰垂直打在cd板上 求 1 两板间电压的最大值um 2 cd板上可能被粒子打中区域的长度x 3 粒子在磁场中运动的最长时间tm 审题视角1 由题设条件分析粒子运动轨迹的圆心位置及半径大小 2 随两板电压的减小 重点分析由q点射出的粒子落点又会怎样变化 h k 02突破三个考向 命题专家评述考情分析 2012年全国各地的高考卷中 对洛伦兹力和带电粒子在匀强磁场中的运动的考查出现6处 是高频考点 高考题型 有选择题 也有计算题 高考预测 2014高考 预计仍以带电粒子在有界磁场中的运动及临界问题为主 03聚焦一个热点 阅卷老师叮咛易失分点 1 不会根据洛伦兹力的方向或轨迹弦的中垂线确定轨迹圆心从而画错草图 2 不能由题意确定临界情况 轨迹与边界相切或经过特定点等 3 对于从同一点射出的速度大小相同 方向不同的粒子问题 不会抓特征粒子解决问题 应对策略1 带电粒子在匀强磁场中运动问题的一般解题步骤 1 分析磁场的边界条件 结合粒子进出磁场的条件画出带电粒子运动轨迹 确定圆心 根据几何关系求解半径 圆心角等 2 根据洛伦兹力提供向心力建立动力学方程 分析已知量和未知量的关系 3 求解未知量 并进行必要的分析验证 2 体会并熟记下面三个结论 1 刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切 2 当速率v一定时 弧长越长 圆心角越大 则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长 3 当速率v变化时 圆心角大的 运动时间长 解题时一般要根