优化2016届高三物理专版一轮复习配套课件检测第八章磁场

第二节 磁场对运动电荷的作用-2-—二0qvB0运动的反方向B、v永不做功-3-—二2.当v⊥B

时,所受洛伦兹力提供向心力,粒子做匀速圆周运动,公式表达为二、带电粒子在匀强磁场中的运动若运动电荷在匀强磁场中除受洛伦兹力外,其他力均忽略不计,则其运动有如下两种基本形式:1.当v∥B

时,所受洛伦兹力为零

,粒子做匀速直线运动。qvB=m𝑣2

𝑅𝑚𝑣;轨道半径和周期分别为

R=

𝑞𝐵

,T=

。2π𝑚

𝑞𝐵

-4-考点一考点二考点三考点一洛伦兹力的分析和计算洛伦兹力方向的特点洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直,即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。当电荷运动方向发生变化时,所受洛伦兹力的方向也随之变化。用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时,要注意将四指指向电荷运动的反方向。2.洛伦兹力大小的特点根据F洛=qvBsin

α

可知洛伦兹力受电荷量、速率、磁感应强度以及速度方向和磁感应强度方向上的夹角α

这四个因素的影响,只要有一个因素发生变化,则洛伦兹力发生变化,这一点在变速问题的动态分析中很重要。-5-考点一考点二考点三关闭由题意可知,O

为M、N

连线中点,连线上a、b

两点关于O

点对称。导线中均通有大小相等、方向向上的电流。再根据长直导线在周围某点产生的磁场的磁感应强度B=k

𝐼,式中𝑟k

是常数,I

是导线中电流,r

为点到导线的距离。可得O

点磁感应强度为零,以O

点沿OM向左磁场向里增大,以O

点沿ON

向右磁场向外增大。因此带正电的小球以初速度v0

从a点出发沿连线运动到b

点的过程中,小球所受洛伦兹力先向上减小,再向下增大,且竖直方向上,重力、桌面对小球的支持力以及洛伦兹力始终平衡,因此选项B、D

正确。答案解析关闭BD-6-考点一考点二考点三①提示:根据题中给出的直导线周围磁感应强度公式和磁感应强度的叠加规律可得ab

连线上磁感应强度的强弱和方向。②提示:小球在运动过程中受重力、支持力、洛伦兹力,只有重力是恒力,要注意变力的变化情况及对小球做功情况。-7-考点一考点二考点三-8-考点一考点二考点三做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功,也可能不做功力F

为零时场的情况F

为零,B

不一定为零F

为零,E

一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向,不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小,也可以改变速度的方向-9-考点一考点二考点三考点二涉及洛伦兹力的一般力学问题涉及洛伦兹力的一般力学问题(尤其是带电粒子在有束缚条件的环境下的运动问题)一般受力复杂、运动过程多变,在高考试题中通常以选择或计算题形式呈现,能较好地考查学生的综合分析能力。对于带电粒子在复合场中有约束情况下的运动,要具体问题具体分析,切忌想当然。-10-考点一考点二考点三-11-考点一考点二考点三-12-考点一

考点二

考点三2解析:(1)设A

经电场第1

次加速后速度为v1,由动能定理得qU=1

𝑚𝑣12

-0①A

在磁场中做匀速圆周运动,所受洛伦兹力充当向心力1

1qv

B

=𝑚𝑣12𝑅

②由①②得B1=1

ට2𝑚𝑈。③𝑅

𝑞(2)设A

经n

次加速后的速度为vn,由动能定理得2nqU=1

𝑚𝑣𝑛

2-0④设A

做第n

次圆周运动的周期为Tn,有Tn=2π𝑅⑤𝑣𝑛设在A

运动第n

周的时间内电场力做功为Wn,则Wn=qU⑥在该段时间内电场力做功的平均功率为𝑃𝑛

=

𝑊𝑛⑦𝑇𝑛由④⑤⑥⑦解得𝑃𝑛

=𝑞𝑈

ට𝑛𝑞𝑈。⑧π𝑅

2𝑚-13-考点一

考点二

考点三(3)题图A

能定性地反映A、B

运动的轨迹。A

经过n

次加速后,设其对应的磁感应强度为Bn,A、B

的周期分别为Tn、T',综合②⑤式并分别应用A、B

的数据得Tn=2π𝑚𝑞𝐵𝑛T'=2π𝑚

=

𝑇𝑛𝑘𝑞𝐵𝑛

𝑘由上可知,Tn

是T'的k

倍,所以A

每绕行1

周,B

就绕行k

周。由于电场只在A

通过时存在,故B

仅在与A

同时进入电场时才被加速。

经n

次加速后,A、B

的速度分别为vn

和vn',考虑到④式vn=ට2𝑛𝑞𝑈𝑚vn'=ට2𝑛𝑘𝑞𝑈

=

√𝑘

vn𝑚由题设条件并考虑到⑤式,对A

有Tnvn=2πR设B

的轨迹半径为R',有T'vn'=2πR'比较上述两式得R'=𝑅√𝑘上式表明,运动过程中B

的轨迹半径始终不变。由以上分析可知,两粒子运动的轨迹如题图A

所示。-14-考点一考点二考点三答案:(1)1ට2𝑚𝑈𝑅

𝑞(2)𝑞𝑈ට𝑛𝑞π𝑅

2𝑚(3)A

图,理由见解析-15-考点一考点二考点三①提示:粒子加速后在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,结合动能定理求得B1。②提示:第n

周过程中电场力做的功与第n

周所用时间的比值即为第n

周时间内电场力做功的平均功率。③提示:定量计算A、B粒子运动周期和半径,通过分析二者在时间和空间上的关系可求得结果。-16-考点一考点二考点三-17-考点一考点二考点三关闭仅在重力场中时,物块由A

点至D

点的过程中,由动能定理得mgh-μmgs1cos

α-μs2mg=0,即

h-μs1cos

α-μs2=0,由题意知A点距水平面的高度h、物块与斜面及水平面间的动摩擦因数

μ、斜面倾角α、斜面长度s1

为定值,所以s2

与重力的大小无关,而在ABC

所在空间加竖直向下的匀强电场后,相当于把重力增大了,s2不变,D'点一定与D

点重合,选项B

正确;在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场后,洛伦兹力垂直于接触面向上,正压力变小,摩擦力变小,重力做的功不变,所以D″点一定在D

点右侧,选项C

正确。答案解析关闭BC-18-考点一考点二考点三-19-考点一考点二考点三-20-考点一考点二考点三-21-考点一考点二考点三-22-考点一考点二考点三3.粒子轨迹圆与边界相切时,粒子处于能否射出边界的临界状态,据此可求出粒子圆周运动的临界半径,进而得到临界状态下的临界速度大小。-23-考点一考点二考点三-24-考点一考点二考点三-25-考点一考点二考点三答案:(1)0.34

m

(2)2.0×10-7

s

6.5×10-8

s-26-考点一考点二考点三①提示:沿着OD

方向射入磁场的α

粒子最容易通过磁场隔离区,若保证此方向的α

粒子不能从磁场隔离区右侧射出,则所有α

粒子均不能从磁场隔离区右侧射出。②提示:首先需要计算出α

粒子在磁场中运动的半径,然后结合给定的条形磁场的宽度来寻找几何关系,最终确定在磁场中运动的最长时间和最短时间的α

粒子的射入方向和运动轨迹,最终求得对应时间。-27-考点一考点二考点三-28-1

2

3关闭答案解析关闭D-29-1

2

3关闭设铝板上方和下方的磁感应强度为B1

和B2,由题意可知,粒子在铝板上方与下方的运动半1

2

k1

k2径和动能之比分别为

r

∶r

=2∶1,E

∶E

=2∶1,𝑞𝐵k𝑚𝑣

122又

r=

,E

= mv

,ට2𝑚𝐸k𝑞𝑟1可得

B=

,故

B

∶B2=√2∶2,选项D

正确。答案解析关闭D-30-关闭𝐵𝑞𝑚𝑣

𝑝带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,其半径

r=

𝐵𝑞

=

,已知两粒子动量相等,且

ra>rb故一定有qa<qb,故选项A

正确;仅由动量、半径的关系不能确定质量的关系,故选项B

错𝐵𝑞误;由周期公式T=2π𝑚可知:仅由动量、半径的关系,无法确定两粒子做圆周运动周期的关𝑚𝑣

𝑞

𝑣系,故C

错误;根据半径公式r=𝐵𝑞

,得比荷𝑚

=𝐵𝑟,仅由半径的关系,无法确定两粒子荷质比的关系,故选项D

错误。答案解析关闭A1

2

33.(2014·北京理综,16)带电粒子

a