第2节磁场对运动电荷的作用.ppt

郑会良 带电粒子在匀强磁场中的运动 必考内容范围及要求 考点一洛伦兹力的理解与计算判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 F向内 F向外 Bqv 0 2 洛伦兹力大小的计算 1 左手定则 左手拇指与四指垂直且共面 磁感线从掌心进入 四指指正电荷运动方向 或负电荷运动的反方向 拇指指力方向 2 F一定垂直B F一定垂直v v与B不一定垂直 1 洛伦兹力方向的判断 知识小结一 例1 一质量为m带电量为 q的物块处于如图所示的匀强磁场中 磁感应强度为B 在水平外力F的作用下由静止开始做匀加速运动 加速度为a 则经过多长时间物块与地面无摩擦 物块与地面间的动摩擦因数为 联立解得 考点二带电粒子 不计重力 在匀强磁场中的运动 1 运动半径 2 运动周期 3 匀速圆周运动的规律 2 洛伦兹力提供向心力 对电荷不做功 知识小结二 表现 只改变速度的方向 不改变速度的大小 动能不变 1 若v垂直于B 带电粒子在垂直于磁感线平面内 以入射速度v做匀速圆周运动 a 无界磁场例2 如图所示 在B 9 1x10 4T的匀强磁场中 C D是垂直于磁场方向的同一平面上的两点 相距d 0 05m 在磁场中运动的电子经过C点时的速度方向与CD成 300角 并与CD在同一平面内 问 若电子后来又经过D点 则电子的速度大小是多少 电子质量me 9 1x10 31kg 电量e 1 6x10 19C B q m R 思考 电子从C到D需要的时间是多少 1 已知两个速度方向 可找到两条半径 其交点是圆心 2 已知入射方向和出射点的位置 通过入射点作入射方向的垂线 连接入射点和出射点 作中垂线 交点是圆心 1 定圆心 知识小结三 2 求轨道半径 2 物理方法 由得 直接 1 几何方法 利用三角知识和圆的知识求解 间接 1 求周期 2 确定圆心角 几何方法 圆心角 等于弦切角 的二倍 3 计算运动时间 3 计算带电粒子的运动时间 物理方法 圆心角 等于运动速度的偏转角 注意 带电粒子在磁场中运动的时间 与粒子的速度无关 b 带电粒子在直线边界磁场中的运动 特点 进 出磁场具有对称性 例3 如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场 电子从O点以与MN成30 速度v射入磁场 电子质量为m 电荷为e 则从磁场中射出时到入射点相距多远 射出的时间是多少 M N B O v 射出点相距 拓展二 正 负电子同时从O点射入磁场时 两射出点相距多远 时间差是多少 时间为 拓展一 题中 电子 改为 正电子 则距离和时间又是多少 变式题1 多选 如图所示 在平板PQ上方有一匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 某时刻有a b c三个电子 不计重力 分别以大小相等 方向如图所示的初速度va vb和vc经过平板PQ上的小孔O射入匀强磁场 这三个电子打到平板PQ上的位置到小孔O的距离分别是la lb和lc 电子在磁场中运动的时间分别为ta tb和tc 整个装置放在真空中 则下列判断正确的是 A la lctb tc c 平行边界磁场中的运动 特点 存在临界条件 例4 一束电子 电量为e 以速度v0垂直射入磁感应强度为B 宽为d的匀强磁场中 穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向成300角 求 电子的质量和穿过磁场的时间 B v0 e 30 d 解析 1 两洛伦兹力的交点即圆心2 偏转角 初末速度的夹角 3 偏转角 圆心角 拓展1 在上题中若电子的电量e 质量m 磁感应强度B及宽度d已知 若要求电子不从右边界穿出 则初速度v0有什么要求 B e d 小结 临界问题的分析方法1 理解轨迹的变化 从小到大 2 找临界状态 拓展2 若初速度与边界成 60度角 则初速度又有什么要求 B 变式题2 多选 如图所示 宽d 4cm的有界匀强磁场 纵向范围足够大 磁场方向垂直纸面向里 现有一群正粒子从O点以相同的速率在纸面内沿不同方向进入磁场 若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r 10cm 则 A 右边界 8cm16cm有粒子射出D 左边界0 y 16cm有粒子射出 d 圆形边界磁场中的运动 沿径向射入必沿径向射出 考点三带电粒子在磁场中运动的临界问题 解决带电粒子在磁场中的临界问题的关键 1 以题目中的 恰好 最大 最高 至少 等词语为突破口 运用动态思维 寻找临界点 确定临界状态 由磁场边界和题设条件画好轨迹 定好圆心 建立几何关系 2 寻找临界点常用的结论 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 当速度v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 当速度v变化时 圆心角越大 运动时间越长 解题思路归纳 2 无论有界 无界磁场确定圆心画出完整的圆 作辅助线利用好几何知识 1 找清已知量和未知量 确定解题方向 B q v m R 几何关系 定圆心 画轨迹 已知两点速度方向 已知一点速度方向和另一点位置 两洛伦兹力方向的延长线交点为圆心 弦的垂直平分线与一直径的