学鲁科版选修31 6.2磁场对运动电荷的作用 课件（2）（33张）.ppt

磁场对运动电荷的作用 第二讲 高三物理第一轮复习 教学目标 考点一 理解洛伦兹力与洛伦兹力的方向 考点二 理解带电粒子在匀强磁场中的运动情况 并会用物理和数学相关知识解决问题 高考定位考点分析 纵观近几年广东高考 涉及本章知识点的题目年年都有 特别是考查次数最多的是 磁场对运动电荷的作用 可以看出这个考点是高考的必考内容 为什么喜欢出这类题呢 因为它涉及到物理和数学三维几何综合知识 考查相关物理量最多 有洛伦兹力 f 磁场 b 电荷量 q 线速度 v 质量 m 圆半径 r 圆周长 l 圆弧长 s 圆心角 角速度 周期 t 运动时间 t 速度偏转角 弦切角 等14种物理量 希望同学们务必加强训练 2010广东高考第36题 如图16 a 所示 左为某同学设想的粒子速度选择装置 由水平转轴及两个薄盘n1 n2构成 两盘面平行且与转轴垂直 相距为l 盘上各开一狭缝 两狭缝夹角可调 如图16 b 右为水平放置的长为d的感光板 板的正上方有一匀强磁场 方向垂直纸面向外 磁感应强度为b 一小束速度不同 带正电的粒子沿水平方向射入n1 能通过n2的粒子经o点垂直进入磁场 o到感光板的距离为d 2 粒子电荷量为q 质量为m 不计重力 1 若两狭缝平行且盘静止 如图16 c 某一粒子进入磁场后 竖直向下打在感光板中心点m上 求该粒子在磁场中运动的时间t 2 若两狭缝夹角为 盘匀速转动 转动方向如图16 b 要使穿过n1 n2的粒子均打到感光板p1p2连线上 试分析盘转动角速度的取值范围 设通过n1的所有粒子在盘转一圈的时间内都能到达n2 2011广东高考第35题 如图19 a 所示 在以o为圆心 内外半径分别为r1和r2的圆环区域内 存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场 内外圆间的电势差u为常量 r1 r0 r2 3r3 一电荷量为 q 质量为m的粒子从内圆上的a点进入该区域 不计重力 1 已知粒子从外圆上以速度v1射出 求粒子在a点的初速度v0的大小 2 若撤去电场 如图19 b 已知粒子从oa延长线与外圆的交点c以速度v2射出 方向与oa延长线成45 角 求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间 3 在图19 b 中 若粒子从a点进入磁场 速度大小为v3 方向不确定 要使粒子一定能够从外圆射出 磁感应强度应小于多少 2012广东高考第15题 质量和电量都相等的带电粒子m和n 以不同的速度经小孔s垂直进入均强磁场 运行的半圆轨迹如图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的速度率小于n的速率c 洛仑兹力对m n做正功d m的运行时间大于n的运行时间 2013广东高考第21题 如图9 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人匀强磁场 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 2014广东高考第36题 如图25所示 足够大的平行挡板a1 a2竖直放置 间距6l 两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域 和 以水平面mn为理想分界面 区的磁感应强度为b0 方向垂直纸面向外 a1 a2上各有位置正对的小孔s1 s2 两孔与分界面mn的距离均为l 质量为m 电量为 q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后 沿水平方向从s1进入 区 并直接偏转到mn上的p点 再进入 区 p点与a1板的距离是l的k倍 不计重力 碰到挡板的粒子不予考虑 1 若k 1 求匀强电场的电场强度e 2 若2 k 3 且粒子沿水平方向从s2射出 求出粒子在磁场中的速度大小v与k的关系式和 区的磁感应强度b与k的关系式 洛伦兹力的公式 考纲要求 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 洛伦兹力 洛伦兹力的方向 考纲要求 运动电荷 垂直 洛伦兹力 平面 反方向 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 4 v与b夹角为 时 洛伦兹力f 0 qvb 0 qvbsin 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 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径和周期公式 v b 带电粒子在匀强磁场中的运动 考纲要求 匀速直线 匀速圆周 t与r v无关 为什么做匀速圆周运动 圆周运动与数学相连的知识 带电粒子在匀强磁场中转一周和转一弧的情况转一周转一弧1 圆心在哪里 半径r1 圆心在哪里 半径r2 圆心角 3602 圆心角 3 圆周长 2 r3 圆弧长 2 r 3604 周期 t4 运动时间t t 3605 圆心角 偏转角 2 弦切角 1 洛伦兹力的特点 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 运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用 4 左手判断洛伦兹力方向 但一定分正 负电荷 5 洛伦兹力一定不做功 热点一洛伦兹力的特点与应用 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 轨道圆的 三个确定 1 如何确定 圆心 由两点和两线确定圆心 画出带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹 确定带电粒子运动轨迹上的两个特殊点 一般是射入和射出磁场时的两点 过这两点作带电粒子运动方向的垂线 这两垂线即为粒子在这两点所受洛伦兹力的方向 则两垂线的交点就是圆心 如图8 2 9 a 所示 热点二带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动 易错点 混淆运动半径与圆形磁场半径 如图9 2 14所示 带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域 出磁场时速度偏离原方向60 角 已知带电粒子质量m 3 10 20kg 电量q 1 10 13c 速度v0 1 105m s 磁场区域的半径r 3 10 1m 不计重力 1 求带电粒子运动半径 2 求磁场的磁感应强度 3 求带电粒子在磁场中运动时间 图9 2 14 0 错解分析 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 以上没有依据题意画出带电粒子的运动轨迹图 误将圆形磁场的半径当做粒子运动轨迹的半径 对公式中有关物理量的物理意义不明白 正解分析 画进 出磁场速度的垂线交点o o 点即为粒子做圆周运动的圆心 据此作出运动轨迹ab 如图9 2 15 所示 圆半径记为r 图9 2 15 3 周期t 即t t 2 mqb 60360 m3qb 指点迷津 研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时 关键把握 一找圆心 二找半径r mvqb 并用数学几何求得 2 mqb 三找周期t 运动时间t 的规律 带电粒子在有界匀强磁场中运动时的常见情形 10 14年广考 11 12 13 14年广考 全国新课标 2012广东高考第15题 质量和电量都相等的带电粒子m和n 以不同的速度经小孔s垂直进入均强磁场 运行的半圆轨迹如图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的速度率小于n的速率c 洛仑兹力对m n做正功d m的运行时间大于n的运行时间 a 2013广东高考第21题 如图9 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人匀强磁场 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 ad 图8 2 10 审题指导 1 用左手定则确定粒子刚进入磁场时 洛伦兹力的方向 2 粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60 3 画出轨迹利用几何关系求半径 洛伦兹力方向水平向右 偏转角 圆心角 60 触类旁通 2 2013 全国新课标 17 空间有一圆柱形匀强磁场区域 该区域的横截面的半径为r 磁场方向垂直于横截面 一质量为m 电荷量为q q 0 的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场 离开磁场时速度方向偏离入射方向60 不计重力 该磁场的磁感应强度大小为 2 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法 课堂小结1 洛伦兹力产生条件 洛伦兹力的大小及洛伦兹力的方向 左手定则 1 2013 黄山检