202X年高考物理一轮复习第十二单元磁场第2讲带电粒子在磁场中的运动课件新人教版

1、带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动第2讲1必备知识2关键能力1 1洛伦兹力、洛伦兹力的大小和方向洛伦兹力、洛伦兹力的大小和方向(1)洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。(2)洛伦兹力的方向判定方法:左手定则。掌心磁感线垂直穿入掌心。四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。拇指指向洛伦兹力的方向。方向特点:FB,Fv,即F垂直于B和v决定的平面。(3)洛伦兹力的大小vB时,洛伦兹力F=0。(=0或180)vB时,洛伦兹力F=qvB。(=90)v=0时,洛伦兹力F=0。答案答案B B1 1洛伦兹力、洛伦兹力的大小和方向洛伦兹力、洛伦兹力的大小和方向1.1 (2018广东广州

2、10月考试)图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是()。A.向上B.向下C.向左D.向右2 2带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动(1)若vB,则带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动。(2)若vB,则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做匀速圆周运动。如图所示,带电粒子在磁场中,图甲中粒子做匀速圆周运动,图乙中粒子做匀速直线运动,图丙中粒子做匀速圆周运动。(3)半径和周期公式:(vB)

3、D D答案答案2 2带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动2.1 (2018云南丽江阶段检测)一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,若粒子所带电荷量不变,动能逐渐减小,在磁场中运动的轨迹如图所示,则下列有关粒子的运动方向和所带电性的判断正确的是()。A.粒子由a向b运动,带正电B.粒子由a向b运动,带负电C.粒子由b向a运动,带正电D.粒子由b向a运动,带负电ADAD答案答案2 2带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动2.2 (2018福建龙岩质量调研)(多选)如图所示,两个初速度大小相同、方向不同的同种离子a和b,从O点沿垂直磁场的方向进入匀强磁场,最后打

4、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的近带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一1.带电粒子在有界匀强磁场中做圆周运动的分析(1)圆心的确定方法若已知粒子轨迹上两点的速度方向,则可根据洛伦兹力Fv,分别确定两点处洛伦兹力F的方向,其交点即圆心,如图甲所示。若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向,则可作出此两点的连线(过这两点的圆弧的弦)的中垂线,中垂线与垂线的交点即圆心,如图乙所示。带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子

5、在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一甲带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一(2)平行边界(存在临界条件,如图乙所示)。乙(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出,如图丙所示)。丙B答案答案解析解析带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一甲解解析析带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一乙方法方法带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一带电粒子在有界磁场中做匀速圆周运动的分析方法答案答案解析解析D带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电

6、粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一【变式训练1】(2018山东济南第二次模拟)如图甲所示,有界匀强磁场边界线SPMN,速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场,粒子的带电荷量相同,其中从a点射出的粒子速度v1的方向与MN垂直;从b点射出的粒子速度v2的方向与MN成60角,设两粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2,则t1t2为(重力不计)()。A.13B.43C.11D.32甲解解析析带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一乙答案答案解析解析BDBD带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一【变式

7、训练2】(2018贵州贵阳三校联考)(多选)如图甲所示,在正方形abcd内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。a处有比荷相等的P、Q两种粒子,P粒子以速度v1沿ab方向垂直射入磁场,经时间t1从d点射出磁场,Q粒子沿与ab成30角的方向以速度v2垂直射入磁场,经时间t2垂直cd射出磁场,不计粒子重力和粒子间的相互作用力,则下列说法中正确的是()。甲解解析析带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一乙答案答案解析解析BDBD带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一甲解解析析带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题

8、带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题题型一题型一乙粒子源问题粒子源问题题型二题型二“粒子源”问题可以分为两类,第一类是在同一平面内沿某一方向发射不同速率的同种带电粒子;第二类是在同一平面内,沿各个方向发射相同速率的同种带电粒子。第一类粒子源,能在同一平面内沿某一方向发射速率不同的同种带电粒子(如电子),这些带电粒子垂直于磁感线射入布满空间的匀强磁场,做同方向旋转的匀速圆周运动,有下列特点(如图甲):甲(1)各带电粒子的圆轨迹有一个公共切点,且各圆的圆心分布在同一条直线上。(2)各带电粒子做匀速圆周运动的周期相等。(3)速率大的带电粒子所走过的路程大,对应大圆。粒子源问题粒子源问题题型二题型二第二

9、类粒子源,能在同一平面内,沿各个方向发射相同速率的同种带电粒子,这些带电粒子垂直于磁感线射入布满空间的匀强磁场,做同方向旋转的匀速圆周运动,各带电粒子的圆轨迹半径相等,运动周期相等。这类问题可以归结为这样一个几何模型:如图乙所示,有一半径为R的圆,绕圆周上一个定点P转动一周,圆平面扫过的面积就是以P为圆心,以2R为半径的圆面积,圆上任意一点都绕P点转动了一周。要准确把握这一几何模型,需要认识和区分三种圆。粒子源问题粒子源问题题型二题型二乙答案答案解析解析粒子源问题粒子源问题题型二题型二甲20 cm解解析析粒子源问题粒子源问题题型二题型二乙解解析析粒子源问题粒子源问题题型二题型二方法方法粒子源问

10、题粒子源问题题型二题型二用动圆法解“粒子源”的临界问题(1)定圆旋转法当带电粒子射入磁场时的速率v大小一定,但射入的方向变化时,粒子做圆周运动的轨道半径R是确定的。在确定粒子运动的临界情景时,可以以入射点为定点,将轨迹圆旋转,作出一系列轨迹,从而探索出临界条件。如图甲所示为粒子进入单边界磁场时的情景。(2)动态放缩法当带电粒子射入磁场的方向确定,但射入时的速度v大小或磁场的强弱B变化时,粒子做圆周运动的轨道半径R随之变化。在确定粒子运动的临界情景时,可以以入射点为定点,将轨道半径放缩,作出一系列的轨迹,从而探索出临界条件。如图乙所示,粒子进入长方形边界OACD从CD边射出的临界情景为和。甲答案答案解析解析粒子源问题粒子源问题题型二题型二甲解解析析粒子源问题粒子源问题题型二题型二乙答案答案解析解析粒子源问题粒子源问题题型二题型二【变式训练5】(2019江苏无锡高三模拟)如图甲所示,