高考物理大一轮复习 专题八 磁场 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 一 洛伦兹力 运动 qvb 0 1 定义 电荷在磁场中受到的力 叫洛伦兹力 2 大小 1 当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向垂直时 电荷所受洛伦兹力f 2 当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向平行时 电荷所受洛伦兹力f 3 方向 b和v 1 判定方法 应用左手定则 注意四指应指向电流的方向 即正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向 2 特点 f b f v 即f垂直于 决定的平面 基础检测 1 如图8 2 1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 向纸内偏转 图8 2 1 解析 由安培定则知 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方向向上 a正确 答案 a 1 速度与磁场平行时 带电粒子不受洛伦兹力 在匀强磁场中做 运动 2 速度与磁场垂直时 带电粒子受洛伦兹力作用 在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做 运动 二 带电粒子在匀强磁场中的运动 匀速圆周 qvb 匀速直线 基础检测 2 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的运行时间答案 a 图8 2 2 考点1 对洛伦兹力的理解 重点归纳1 分析洛伦兹力要注意以下几点 1 判断洛伦兹力的方向要注意区分正 负电荷 2 洛伦兹力的方向随电荷运动方向而变化 3 运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用 4 洛伦兹力一定不做功 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 3 洛伦兹力与电场力的比较 考题题组 1 下列关于洛伦兹力的说法中 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 速度均不变答案 b 图8 2 3 a 小球先做加速运动后做减速运动b 小球一直做匀速直线运动 c 小球对桌面的压力先减小后增大d 小球对桌面的压力一直在增大 答案 bd 考点2 带电粒子在匀强磁场中的运动问题 重点归纳1 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 两种情形 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 图8 2 4 2 运动轨迹与磁场边界的关系 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 轨迹对应的圆心角越 大 则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长 3 圆周运动中相关的对称规律 从同一直线边界射入的粒子 再从这一边界射出时 速度与边界的夹角相等 在圆形磁场区域内 沿径向射入的粒子 必沿径向 射出 5 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题 法 三步法 1 画轨迹 即确定圆心 用几何方法求半径并画出轨 迹 2 找联系 轨道半径与磁感应强度 运动速度相联系 偏转角度与圆心角 运动时间相联系 在磁场中运动的时间与周期相联系 3 用规律 即利用牛顿第二定律和圆周运动的规律 特别是周期公式 半径公式 考向1 圆形磁场区域 1 圆形边界中 若带电粒子沿径向射入必沿径向射出 如图8 2 5所示 轨迹圆与区域圆形成相交圆 巧用几何关系解决 图8 2 5 2 带电粒子在圆形磁场中不沿径向射入或射出 轨迹圆与区域圆相交 抓住两圆心 巧用对称性解决 图8 2 6 直线边界 进 出磁场具有对称性 如图8 2 考向27所示 甲 丙 乙 图8 2 7 考题题组 4 多选 如图8 2 8所示 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 图8 2 8 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 考向3 平行边界 存在临界条件 如图8 2 9所示 甲 丙 乙图8 2 9 5 2017年湖南长沙模拟 如图8 2 10所示 一个理想边界为pq mn的匀强磁场区域 磁场宽度为d 方向垂直纸面向里 一电子从o点沿纸面垂直pq以速度v0进入磁场 若电子在磁场中运动的轨道半径为2d o 在mn上 且oo 与mn垂直 下列判断正确的是 考题题组 图8 2 10 图d49 考点3 带电粒子在有界磁场中的临界极值问题 重点归纳带电粒子在有界磁场中运动时 常常遇到穿出不穿出磁场 速度大小 时间长短等问题 这就是临界极值问题 解决这类问题的关键是 寻找临界点 2 当速度v大小一定时 弧长 或弦长 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 旋转圆 3 当速度v大小变化时 圆心角越大的 运动时间越 长 缩放圆 1 寻找临界点的方法 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 解题方法 1 确定临界状态 以题目中 恰好 最大 最高 至少 等关键性词语为突破口 确定临界状态 2 定圆心 画轨迹 求半径 寻找临界极值的出现条 件 3 利用合适的物理规律和数学方法求解 考题题组 6 2016年新课标 卷 平面om和平面on之间的夹角为30 其横截面 纸面 如图8 2 11所示 平面om上方存在匀强磁场 磁感应强度大小为b 方向垂直于纸面向外 一带电粒子的质量为m 电荷量为q q 0 粒子沿纸面以大小为v的速度从om的某点向左上方射入磁场 速度与om成30 角 已知该粒子在磁场中的运动轨迹与on只有一个交点 并从om上另一点射出磁场 不计重力 粒子 离开磁场的出射点到两平面交线o的距离为 图8 2 11 图d50 答案 d 7 多选 如图8 2 12所示 m n为两块带等量异种电荷的平行金属板 两板间电压可取从零到某一最大值之间的任意值 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 30 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 则 图8 2 12 图d51 考点4带电粒子在磁场中运动的多解问题 带电粒子在磁场中运动的多解模型 续表 8 如图8 2 13所示 在某装置中有一匀强磁场 磁感应强度为b 方向垂直于xoy所在的纸面向外 某时刻在x l0 y 0处 一质子沿y轴的负方向进入磁场 同一时刻 在x l0 y 0处 一个 粒子 氦原子核 进入磁场 速度方向与磁场垂直 不考虑质子与 粒子的相互作用 设质子p的质量为m 电量为e 求 1 如果质子经过坐标原点o 它的速度为多大 2 如果 粒子与质子在坐标原点相遇 粒子的速度应为何值 方向如何 考题题组 图8 2 13 图d52 易错点混淆运