高考物理一轮总复习教学课件人教磁场对运动电荷的作用.ppt

磁场,磁场对运动电荷的作用,考点一洛伦兹力的特点及应用,考点二带电粒子在匀强磁场中的运动,考点三带电粒子在磁场中运动的多解问题,思想方法盘点解决有界磁场中临界极值问题的方法,考点一洛伦兹力的特点及应用,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：FB，Fv，即F垂直于B和v决定的。,运动电荷,垂直,洛伦兹力,反方向,平面,考点一洛伦兹力的特点及应用,3洛伦兹力的大小(1)vB时，洛伦兹力F。(0或180)(2)vB时，洛伦兹力FqvB。(90)(3)v0时，洛伦兹力F。4洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力始终与速度方向。(2)洛伦兹力不做功，只改变速度。,0,垂直,方向,0,思维诊断,(1)洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力。()(2)粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变。()(3)运动电荷进入磁场后(无其他力作用)可能做匀速直线运动。()(4)带电粒子只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同。()(5)电荷在电场中一定受电场力作用，但电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。(),题组训练,1,2,3,4,解析：由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因此，洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，因而洛伦兹力的方向也不同，所以A、D选项错。因为q改为q且速度反向，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由FqvB知大小也不变，所以B选项正确。因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所以C选项错。,题组训练,1,2,3,4,解析：安培力是洛伦兹力的宏观表现，其本质都是磁场对运动电荷的作用力，所以A、C错，B对。洛伦兹力总垂直于电荷的运动方向，所以不做功，而安培力却可以与运动方向不垂直，所以可以做功，D对。,题组训练,解析：由安培定则可以判断出a、b、c、d四根长直导线在正方形中心O处产生的磁感应强度如图所示。四个磁感应强度按矢量的平行四边形定则合成，可得合磁场为水平向左。利用左手定则判断洛伦兹力的方向，可得洛伦兹力竖直向下，故B项正确。,1,2,3,4,题组训练,1,2,3,4,解析：洛伦兹力虽不做功，但可以改变小球的运动状态(改变速度的方向)，小球做曲线运动，在运动中任一位置受力如图所示，小球受到了斜向上的洛伦兹力的作用，小球在竖直方向的加速度ayg，故小球平抛的时间将增加，落点应在A点的右侧。,运动情况及分析,反思总结,1.对洛伦兹力的理解(1)只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中不受洛伦兹力作用。(2)有关洛伦兹力的方向的理解：由于电荷有正负之分，故四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。洛伦兹力垂直于v和B所决定的平面。洛伦兹力始终和粒子的运动方向垂直。,反思总结,2.洛伦兹力的作用效果,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，改变带电体所受其他力的大小和带电体的运动，反过来洛伦兹力也发生改变，因此要注意应用动态变化的观点解决该类问题。3.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。,考点二带电粒子在匀强磁场中的运动,1若vB，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做运动。2若vB，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：(vB),4带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定,匀速直线,匀速圆周,考点二带电粒子在匀强磁场中的运动,考点二带电粒子在匀强磁场中的运动,题组训练,1,2,3,4,R,R,t1,t2,R,解析,题组训练,1,2,3,4,题组训练,1,2,3,4,解析,题组训练,1,2,3,4,题组训练,1,2,3,4,解析,R,v0,r,300,600,题组训练,1,2,3,4,题组训练,1,2,3,4,解析,v1,v2,题组训练,1,2,3,4,方法技巧,(1)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,(2)带电粒子在有界磁场中运动的常见情形,方法技巧,考点三带电粒子在磁场中运动的多解问题,1带电粒子电性不确定形成多解：受洛伦兹力作用的带电粒子，由于电性不同，当速度相同时，正、负粒子在磁场中运动轨迹不同，形成多解。如图甲所示，带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，如带正电，其轨迹为a，如带负电，其轨迹为b。,2磁场方向不确定形成多解：有些题目只已知磁感应强度的大小，而不知其方向，此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成的多解。如图乙所示，带正电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，如B垂直纸面向里，其轨迹为a，如B垂直纸面向外，其轨迹为b。,考点三带电粒子在磁场中运动的多解问题,3临界状态不唯一形成多解：带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过去，也可能转过180从入射界面这边反向飞出，从而形成多解，如图丙所示。,4运动的周期性形成多解：带电粒子在部分是电场，部分是磁场的空间运动时，运动往往具有往复性，从而形成多解，如图丁所示。,考点三带电粒子在磁场中运动的多解问题,考点三带电粒子在磁场中运动的多解问题,v0,v0,v0,题组训练,1,2,3,题组训练,1,2,3,v,v,O2,O1,r1,r2,题组训练,1,2,3,答案：(1)1.028107s(2)0.0514n(n1,2,3),解析,题组训练,1,2,3,思想方法盘点解决有界磁场中临界极值问题的方法,1临界问题的一般解题模式为(1)找出临界状态及临界条件。(2)总结临界点的规律。(3)找出临界量。(4)分析临界量，列出公式。2带电粒子在磁场中运动的临界问题的处理方法解决此类问题，关键在于运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，根据粒子的速度方向找出半径，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。扣好关键词切入:以题目中的“恰好”“最高”“最长”“至少”等为突破口，将不确定的物理量推向极端(如极大、极小；最上、最下；最左、最右等)，结合几何关系分析得出临界条件，列出相应方程求解。,思想方法盘点解决有界磁场中临界极值问题的方法,3求极值问题的基本方法(1)物理方法：利用临界条件求极值；利用矢量图求极值。(2)数学方法：利用三角函数求极值；利用二次方程的判别式求极值；利用不等式的性质求极值；利用图象法求极值。4常用结论(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。(3)当速率v变化时，仍然是运动轨迹所对圆心角越大，运动时间越长。,思想方法盘点解决有界磁场中临界极值问题的方法,特别提醒在有些极值问题中，还需要运用动态圆的分析法求解。(1)定圆旋转法：粒子速度大小不变，方向改变，则r大小不变，但轨迹的圆心位置变化，相当于圆心在绕着入射点滚动(如图甲所示)。(2)动态放缩法：入射粒子的速度