高考物理总复习第八章磁场第24讲磁场对运动电荷的作用市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,磁场,第 八 章,第,24,讲磁场对运动电荷作用,1/56,考纲要求,考情分析,命题趋势,1.洛伦兹力、洛伦兹力方向,2.洛伦兹力计算公式,3.带电粒子在匀强磁场中运动,全国卷，18,全国卷，18,全国卷，14,全国卷，19,全国卷，16,全国卷，20,高考对本节内容考查主要是以选择题或计算题形式考查带电粒子在磁场中圆周运动问题,说明：洛伦兹力计算只限于速度与磁场方向垂直情形,2/56,栏目导航,板 块 一,板 块 二,板 块 三,板 块 四,3/56,1,洛伦兹力大小和方向,(1),定义：磁场对,_,作用力,(2),大小,v,B,时，,F,_,；,v,B,时，,F,_,；,v,与,B,夹角为,时，,F,_.,考点磁场对运动电荷作用,运动电荷,0,qvB,qvB,sin,4/56,(3),方向,判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动反方向；,方向特点：,F,B,，,F,v,.,即,F,垂直于,_,决定平面,(,注意,B,和,v,能够有任意夹角,),2,带电粒子在匀强磁场中运动,(1),若,v,B,，带电粒子以入射速度,v,做,_,运动,(2),若,v,B,，带电粒子在垂直于磁感线平面内，以入射速度,v,做,_,运动,B,、,v,匀速直线,匀速圆周,5/56,(3),基本公式,向心力公式：,q,v,B,_,；,轨道半径公式：,r,_,；,周期公式：,T,_.,6/56,7/56,(4),用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指指向电荷运动方向,(,),(5),带电粒子在磁场中运动时轨道半径与粒子比荷成正比,(,),(6),当带电粒子进入匀强磁场，若,v,与,B,夹角为锐角时，带电粒子轨迹为螺旋线,(,),8/56,2,(,对洛伦兹力了解,),带电荷量为,q,粒子在匀强磁场中运动，以下说法中正确是,(,),A,只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同,B,假如把,q,改为,q,，且速度反向，大小不变，则其所受洛伦兹力大小、方向均不变,C,洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直,D,粒子在只受洛伦兹力作用下运动动能、速度均不变,B,9/56,3,(,安培定则、左手定则,),如图中,a,、,b,、,c,、,d,为四根与纸面垂直长直导线，其横截面位于正方形四个顶点上，导线中通有大小相同电流，方向如图所表示一带正电粒子从正方形中心,O,点沿垂直于纸面方向向外运动，它所受洛伦兹力方向是,(,),A,向上,B,向下,C,向左,D,向右,B,解析：,据题意，由安培定则可知，,b,、,d,两通电直导线在,O,点产生磁场相抵消，,a,、,c,两通电直导线在,O,点产生磁场方向均向左，所以四条通电直导线在,O,点产生合磁场方向向左由左手定则可判断带电粒子所受洛伦兹力方向向下，正确选项为,B,10/56,1,洛伦兹力特点,(1),利用左手定则判断洛伦兹力方向，注意区分正、负电荷,(2),当电荷运动方向发生改变时，洛伦兹力方向也随之改变,(3),运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用,(4),洛伦兹力一定不做功,一对洛伦兹力了解,11/56,2,洛伦兹力与电场力比较,洛伦兹力,电场力,产生条件,v,0,且,v,不与,B,平行,电荷处于电场中,大小,F,q,v,B,(,v,B,),F,qE,力方向与场方向关系,F,B,，,F,v,F,E,做功情况,任何情况下都不做功,可能做功，也可能不做功,12/56,洛伦兹力与安培力联络及区分,(1),安培力是洛伦兹力宏观表现，二者是相同性质力，都是磁场力,(2),安培力能够做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功,13/56,ABD,14/56,15/56,1,圆心确实定,(1),基本思绪：与速度方向垂直直线和图中弦中垂线一定过圆心,(2),两种常见情形,已知入射方向和出射方向时，可经过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向直线，两条直线交点就是圆弧轨道圆心,(,如图甲所表示，图中,P,为入射点，,M,为出射点,),二带电粒子在匀强磁场中运动,16/56,已知入射点和出射点位置时，能够先经过入射点作入射方向垂线，再连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线交点就是圆弧轨道圆心,(,如图乙所表示，图中,P,为入射点，,M,为出射点,),2,半径确实定和计算,利用平面几何关系，求出该圆可能半径,(,或圆心角,),，并注意以下两个主要几何特点：,(1),粒子速度偏向角,等于圆心角,，并等于,AB,弦与切线夹角,(,弦切角,),2,倍,(,如图所表示,),，即,2,t,.,(2),相正确弦切角,相等，与相邻弦切角,互补，即,180.,17/56,18/56,带电粒子在磁场中匀速圆周运动解题步骤,19/56,例,2,(,湖北武汉模拟,),如图所表示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度为,B,一束电子沿圆形区域直径方向以速度,v,射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成,角设电子质量为,m,，电荷量为,e,，不计电子之间相互作用力及所受重力，求：,(1),电子在磁场中运动轨迹半径,R,，,(2),电子在磁场中运动时间,t,；,(3),圆形磁场区域半径,r,.,20/56,21/56,三带电粒子在磁场中运动多解问题,求解带电粒子在磁场中运动多解问题技巧,(1),分析题目特点，确定题目多解形成原因,(2),作出粒子运动轨迹示意图,(,全方面考虑各种可能性,),(3),若为周期性重复多解问题，寻找通项式，若是出现几个解可能性，注意每种解出现条件,22/56,1,带电粒子电性不确定形成多解,受洛伦兹力作用带电粒子，可能带正电，也可能带负电，在相同初速度条件下，正、负粒子在磁场中运动轨迹不一样，形成多解,如图，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,.,23/56,例,3,如图所表示，宽度为,d,有界匀强磁场，磁感应强度为,B,，,MM,和,NN,是它两条边界现有质量为,m,，电荷量为,q,带电粒子沿图示方向垂直磁场射入要使粒子不能从边界,NN,射出，则粒子入射速率,v,最大值可能是多少？,24/56,25/56,2,磁场方向不确定形成多解,有些题目只告诉了磁感应强度大小，而未详细指出磁感应强度方向，此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成多解,例,4,一电子某时刻以固定正电荷为圆心在匀强磁场中做匀速圆周运动，磁场方向垂直它所运动平面，电子所受电场力恰好是磁场对它作用,3,倍，若电子电荷量为,e,，质量为,m,，磁感应强度为,B,，那么，电子运动角速度可能是,(,),A,4,Be,/,m,B,3,Be,/,m,C,2,Be,/,m,D,Be,/,m,AC,26/56,解析：,因为本题中没有明确磁场方向和电子围绕方向，所以电子受洛伦兹力方向有两种可能一个可能是,F,电,和,F,洛,同时指向圆心，如图甲、乙所表示；另一个可能是,F,电,和,F,洛,一个指向圆心，另一个背离圆心，如图丙、丁所表示所以本题有两个解,在图甲、乙两种情况下：,F,电,F,洛,m,v,、,F,电,3,F,洛,，联解方程可得,4,Be,/,m,.,在图丙、丁两种情况下：,F,电,F,洛,m,v,、,F,电,3,F,洛,，联解方程可得,2,Be,/,m,.,27/56,3,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，因为粒子运动轨迹是圆弧状，所以，它可能穿过去了，也可能转过,180,从入射界面这边反向飞出，于是形成了多解，如图所表示,28/56,例,5,长为,L,水平极板间，有垂直纸面向里匀强磁场，如图所表示，磁感应强度为,B,，板间距离也为,L,，板不带电，现有质量为,m,，电量为,q,带正电粒子,(,不计重力,),，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度,v,水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，求速度取值范围,解析：,由左手定则判断粒子在磁场中做匀速圆周运动向上偏，很显著，圆周运动半径大于某值,r,1,时粒子能够从极板右边穿出，而半径小于某值,r,2,时粒子可从极板左边穿出,29/56,30/56,4,运动周期性形成多解,带电粒子在部分是电场，部分是磁场空间运动时，运动往往含有往复性，从而形成多解如图所表示,31/56,例,6,(,华中师大附中模拟,),如图甲所表示，,M,、,N,为竖直放置彼此平行两块平板，板间距离为,d,，两板中央各有一个小孔,O,、,O,正对，在两板间有垂直于纸面方向磁场，磁感应强度随时间改变如图乙所表示有一群正离子在,t,0,时垂直于,M,板从小孔,O,射入磁场已知正离子质量为,m,、带电荷量为,q,，正离子在磁场中做匀速圆周运动周期与磁感应强度改变周期都为,T,0,，不考虑因为磁场改变而产生电场影响，不计离子所受重力求：,32/56,(1),磁感应强度,B,0,大小,(2),要使正离子从,O,垂直于,N,板射出磁场，正离子射入磁场时速度,v,0,可能值,33/56,34/56,BD,35/56,36/56,B,37/56,解析：,刚开始，,A,与,B,一起水平向左加速运动，已知,A,带正电，依据左手定则可知，,A,受到洛伦兹力方向竖直向下，大小逐步增大，即,A,、,B,之间正压力逐步增大，若,A,、,B,之间无相对滑动，则,A,加速度恒定，对,B,摩擦力恒定，选项,C,、,D,错误：,A,所受洛伦兹力大小,F,洛,B,v,q,Bqat,，可见，,F,洛,与,t,成正比，,F,洛,t,图象是一条经过原点直线，选项,A,错误，,A,对,B,压力大小,F,N,m,A,g,F,洛,m,A,g,Bqat,，,B,对地面压力为,F,N,F,N,m,B,g,(,m,A,m,B,),g,Bqat,，显然，选项,B,正确,38/56,3,(,郑州外校期中测试,),如图所表示，虚线框为一长方形区域，该区域内有一垂直于纸面向里匀强磁场，一束电子以不一样速率从,O,点垂直于磁场、沿图中方向射入磁场后，分别从,a,、,b,、,c,、,d,四点射出磁场，比较它们在磁场中运动时间,t,a,、,t,b,、,t,c,、,t,d,大小关系是,(,),A,t,a,t,b,t,c,t,d,B,t,a,t,b,t,c,t,d,C,t,a,t,b,t,c,t,c,t,d,D,39/56,40/56,B,41/56,42/56,43/56,答题送检,来自阅卷名师汇报,错误,致错原因,扣分,漏选,A,或,D,对小球运动情境分析不透，误认为不论小球速度多大，因为管道粗糙，小球最终都会停顿运动，从而只选C项而遗漏A、D项.,6,44/56,45/56,46/56,1,(,多项选择,)(,广东广州质检,),如图所表示，真空中,xOy,平面内有一束宽度为,d,带正电粒子束沿,x,轴正方向运动，全部粒子为同种粒子，速度大小相等，在第一象限内有一方向垂直,xOy,平面有界匀强磁场区,(,图中未画出,),，全部带电粒子经过磁场偏转后都会聚于,x,轴上,a,点以下说法中正确是,(,),A,磁场方向一定是垂直,xOy,平面向里,B,全部粒子经过磁场区时间相同,C,全部粒子在磁场区运动半径相等,D,磁场区边界可能是圆，也可能是其它曲线,CD,47/56,48/56,ABC,49/56,50/56,A,51/56,52/56,4,如图所表示，横截面为正方形,abcd,有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里一束电子以大小不一样、方向垂直,ad,边界速度飞入该磁场对于从不一样边界射出电子，以下判断错误是,(,),A,从,c,点离开电子在磁场中运动时间最长,B,从,ad,边射出电子在磁场中运动时间都相等,C,电子在磁场中运动速度偏转角最大为,D,从,bc,边射出电子速度一定大于从,ad,边射出电子速度,A,53/56,54/56,55/56,课时达标,56/56,