高考物理复习第九章磁场第二课时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PPT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,*,*,*,第2课时磁场对运动电荷作用,1/59,回扣教材,考点扫描,真题在线,2/59,回扣教材梳理知识,夯基础,知识整合,一、洛伦兹力,1.大小,(1)vB时,洛伦兹力F=,.,(2)vB时,洛伦兹力F=,.,(3)v=0时,洛伦兹力F=0.,(4)v与B夹角为时,洛伦兹力F=,.,0,qvB,qvBsin,3/59,2.方向,(1)判定方法,左手定则主要内容:掌心磁感线垂直穿入掌心;四指指向,运动方向或,运动反方向;大拇指指向,方向.,如图,表示,运动方向或,运动反方向,表示,方向,表示,方向.,(2)方向特点,FB,Fv.即F垂直于B,v决定,.(注意B和v能够有任意夹角),正电荷,负电荷,洛伦兹力,正电荷,负电荷,磁场,洛伦兹力,平面,4/59,二、带电粒子在匀强磁场中运动,1.洛伦兹力特点:,洛伦兹力不改变带电粒子速度,或者说,洛伦兹力对带电粒子,.,2.粒子运动性质,(1)若v,0,B,则粒子,在磁场中做,.,(2)若v,0,B,则带电粒子在匀强磁场中做,.,如图,带电粒子在磁场中,中粒子做,运动,中粒子做,运动,中粒子做,运动.,大小,不做功,不受洛伦兹力,匀速直线运动,匀速圆周运动,匀速圆周,匀速直线,匀速圆周,5/59,(1)由qvB=,得r=,.,(2)由v=,得T=,.,3.半径和周期公式,6/59,问题思索,1.如图所表示,电子速率v=3.010,6,m/s,电荷量q=1.610,-19,C,沿着与磁场垂直方向射入磁场中.,选修3-1P,95,图3.5-1,7/59,(1)依据图中磁场方向,由左手定则判断电子受到洛伦兹力方向是怎样?,(2)若磁场为B=0.2 T匀强磁场,电子受到洛伦兹力为多大?,解析:,(1)由左手定则可知,电子受到洛伦兹力是向下.,(2)电子受到洛伦兹力大小F=qvB=9.610,-14,N.,答案:,(1)向下(2)9.610,-14,N,8/59,2.电子以v=1.610,6,m/s速度在匀强磁场中做匀速圆周运动,如图所表示.匀强磁场磁感应强度B=2.010,-4,T,电子质量m=9.010,-31,kg.,选修3-1P,99,图3.6-2,9/59,(1)电子受到洛伦兹力是多大?电子做匀速圆周运动向心力是多大?,(2)电子做匀速圆周运动半径r是多大?,(3)电子做匀速圆周运动周期T是多大?,解析:,(1)电子受到洛伦兹力是F=qvB=5.1210,-17,N.电子做匀速圆周运动向心力由洛伦兹力提供,即5.1210,-17,N.,答案:,(1)5.1210,-17,N,5.1210,-17,N(2)4.510,-2,m(3)1.810,-7,s,10/59,考点扫描重点透析,通热点,考点一对洛伦兹力了解,关键点透析,1.洛伦兹力特点,(1)洛伦兹力方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定平面.,(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.,11/59,2.洛伦兹力与电场力比较,洛伦兹力,电场力,产生,条件,v0且v不与B平行,电荷处于电场中,大小,F=qvB(vB),F=qE,方向,FB且Fv,正电荷受力与电场方向相同,负电荷受力与电场方向相反,做功,情况,任何情况下都不做功,可能做正功,可能做负功,也可能不做功,12/59,典例突破,解析:,当桌面右边存在磁场时,由左手定则可知,带正电小球在飞行过程中受到斜向右上方洛伦兹力作用,此力在水平方向上分量向右,竖直分量向上,所以小球水平方向上存在加速度,竖直方向上加速度at,2,x,1,x,2,A,B正确;又因为洛伦兹力不做功,故C正确;两次小球着地时速度方向不一样,D错误.,【例1】,(多项选择),一个带正电小球沿光滑绝缘桌面向右运动,速度方向垂直于一个水平向里匀强磁场,如图所表示,小球飞离桌面后落到地板上,设飞行时间为t,1,水平射程为x,1,着地速度为v,1,.撤去磁场,其余条件不变,小球飞行时间为t,2,水平射程为x,2,着地速度为v,2,则以下正确是(),答案:,ABC,A.x,1,x,2,B.t,1,t,2,C.v,1,和v,2,大小相等 D.v,1,和v,2,方向相同,13/59,题后反思,洛伦兹力作用,洛伦兹力不做功,但能够使电荷运动状态发生改变.所以,在洛伦兹力参加下运动中一定要注意洛伦兹力这种作用,如在洛伦兹力参加下无束缚直线运动,一定是匀速直线运动.,14/59,1,.洛伦兹力方向判断,雷雨天气会经常发生闪电击中建筑物情况.假设发生闪电云层带负电,则在闪电瞬间,电子受到地磁场在水平方向作用力方向是(),A.向东 B.向南 C.向西 D.向北,即时巩固,解析:,闪电发生时,电子运动方向向下,又因地磁场有水平向北分量,用左手定则判断电子受到洛伦兹力向西,故C正确.,C,15/59,2.,导学号 00622594,洛伦兹力作用下直线运动,如图所表示,表面粗糙斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B匀强磁场中,质量为m、带电荷量为+Q小滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块下滑过程中,以下判断正确是(),C,解析:,小滑块向下运动过程中受到重力、支持力、垂直斜面向下洛伦兹力、摩擦力,向下运动过程中,速度增大,洛伦兹力增大,支持力增大,滑动摩擦力增大,故选项A错误,C正确;B大小不一样,洛伦兹力大小不一样,造成滑动摩擦力大小不一样,依据动能定理,摩擦力做功不一样,抵达底端动能不一样,故选项B错误;滑块之所以开始运动,是因为重力沿斜面分力大于摩擦力,B很大时,一旦运动,不会停顿,最终做匀速直线运动,故D错误.,A.滑块受到摩擦力不变,B.滑块抵达地面时动能与B大小无关,C.滑块受到洛伦兹力方向垂直斜面向下,D.B很大时,滑块可能静止于斜面上,16/59,考点二带电粒子在有界匀强磁场中运动,关键点透析,1.圆心确实定,(1)由两点和两线确定圆心,画出带电粒子在匀强磁场中运动轨迹,确定带电粒子运动轨迹上两个特殊点(普通是射入和射出磁场时两点),过这两点作带电粒子运动方向垂线(这两垂线即为粒子在这两点所受洛伦兹力方向),则两垂线交点就是圆心,如图(a)所表示.,(2)若已知两点且知过其中一个点粒子运动方向,则除过已知运动方向该点作垂线外,还要将这两点相连作弦,再作弦中垂线,两垂线交点就是圆心,如图(b)所表示.,17/59,(3)若只已知一个点及运动方向,也知另外某时刻速度方向,但不确定该速度方向所在点,如图(c)所表示,此时要将其中一速度延长线与另一速度反向延长线相交成一角(PAM),画出该角角平分线,它与已知点速度垂线交于点O,该点就是圆心.,18/59,3.圆心角与时间确实定,(1)速度偏向角 =圆弧所对应圆心角(盘旋角)=2(为弦切角),如图(d)所表示.,19/59,多维突破,高考题型1,带电粒子在直线边界磁场中运动,高考真题链接,全国,卷,16,全国,卷,15,全国,卷,18,四川卷,7,粒子穿过铝板速度减小,求磁感应强度之比,离子和质子在磁场中运动半径相同,求质量之比,见例2,求电子打在板上长度,20/59,【例2】,(全国卷,18),平面OM和平面ON之间夹角为30,其横截面(纸面)如图所表示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.一带电粒子质量为m,电荷量为q(q0),粒子沿纸面以大小为v速度从OM某点向左上方射入磁场,速度与OM成30角,已知该粒子在磁场中运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场出射点到两平面交线O距离为(),21/59,关键点拨,(1)射入磁场时所受洛伦兹力方向与速度v垂直斜向右上方.,(2)运动轨迹与ON只有一个交点含义是轨迹与ON在交点处相切.,答案:,D,22/59,题后反思,圆周运动中相关对称规律,从匀强磁场直线边界射入粒子,若再从此边界射出,则速度方向与边界夹角相等.,23/59,【针对训练】,导学号 00622595(湖南长沙模拟),如图所表示,一个理想边界为PQ,MN匀强磁场区域,磁场宽度为d,方向垂直纸面向里.一电子从O点沿纸面垂直PQ以速度v0进入磁场.若电子在磁场中运动轨道半径为2d.O在MN上,且OO与MN垂直.以下判断正确是(),D,A.电子将向右偏转,B.电子打在MN上点与O点距离为d,C.电子打在MN上点与O点距离为 d,D.电子在磁场中运动时间为,24/59,25/59,高考题型2,带电粒子在圆形磁场中运动,高考真题链接,全国新课标卷,25,全国卷,18,全国卷,17,全国,卷,18,粒子在磁场中偏转求轨道半径,平行于直径射入已知偏转角求速率,沿直径射入已知偏转角求磁感应强度,见例3,26/59,【例3】,(全国卷,18),一圆筒处于磁感应强度大小为B匀强磁场中,磁场方向与筒轴平行,筒横截面如图所表示.图中直径MN两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度顺时针转动.在该截面内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时运动方向与MN成30角.当筒转过90时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒.不计重力.若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子比荷为(),27/59,关键点拨,(1)粒子射出时与径向夹角为30.,(2)射入点洛伦兹力方向与射入点直径夹角为120.,答案:,A,28/59,题后反思,带电粒子在圆形磁场中入射方式类型,(1)沿径向射入(必沿径向射出).,(2)平行径向射入.,(3)与径向成一定角度射入(与径向成相同角度射出).,29/59,B,A.60 B.120 C.150 D.30,30/59,解析:,由左手定则知粒子进入磁场后向左偏转,由qvB=,得r=R,运动轨迹如图所表示.OAD和ODC都是等边三角形,所以AOC=120,带电粒子从磁场射出时与射入时运动方向夹角也是120,选项B正确.,31/59,拓展题型1,带电粒子在半圆形磁场中运动,【例4】,如图所表示,长方形abcd长ad=0.6 m,宽ab=0.3 m,O,e分别是ad,bc中点,以ad为直径半圆内有垂直于纸面向里匀强磁场(边界上无磁场),磁感应强度B=0.25 T.一群不计重力、质量m=310,-7,kg、电荷量q=+210,-3,C带电粒子,以速度v=510,2,m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域,不考虑粒子间相互作用.某带电粒子从O点射入,求该粒子从长方形abcd射出位置.,32/59,答案:,射出点在bc边上且距b点0.08 m,33/59,【针对训练】,导学号 00622597,(多项选择)如图所表示,以O为圆心、MN为直径圆左半部分内有垂直纸面向里匀强磁场,三个不计重力、质量相同、带电荷量相同带正电粒子a,b和c以相同速率分别沿aO,bO和cO方向垂直于磁场射入磁场区域,已知bO垂直MN,aO,cO和bO夹角都为30,a,b,c三个粒子从射入磁场到射出磁场所用时间分别为t,a,t,b,t,c,则以下给出时间关系可能正确是(),AD,A.t,a,t,b,t,b,t,c,C.t,a,=t,b,t,c,D.t,a,=t,b,=t,c,34/59,35/59,拓展题型2,带电粒子在三角形磁场中运动,【例5】,(多项选择),如图所表示,直角三角形ABC区域中存在一匀强磁场,比荷相同两个粒子(不计重力)沿AB方向射入磁场,分别从AC边上P,Q两点射出,则(),A.从P点射出粒子速度大,B.从Q点射出粒子速度大,C.从Q点射出粒子在磁场中运动时间长,D.两个粒子在磁场中运动时间一样长,【审题指导】,题干关键,隐含信息,粒子沿AB方向射入,做圆周运动圆心在垂直于AB连线上,从P,Q两点射出,分别作AP,AQ中垂线与射入点洛伦兹力线交点为轨迹圆圆心,比较粒子速度大小,比较粒子圆周轨迹半径,比较粒子运动时间,比较粒子在磁场中转过圆弧所正确圆心角,36/59,答案:,BD,37/59,【针对训练】,导学号 00622598,如图所表示,直角三角形OAD区域内存在方向垂直纸面向外匀强磁场,D=30,C为AD中点.现有比荷相同两个分别带正、负电粒子(不计重力)沿OC方向同时从O点射入磁场.以下说法正确是(),C,A.若有一个粒子从OA边射出磁场,则另一个粒子一定从OD边射出磁场,B.若有一个粒子从OD边射出磁场,则另一个粒子一定从CA边射出磁场,C.若两个粒子分别从A,D两点射出磁场,则它们在磁场中运动时间之比为21,D.若两个粒子分别从A,D两点射出磁场,则它们在磁场中运动轨道半径之比为1,38/59,39/59,考点三带电粒子在有界磁场中运动临界极值问题,关键点透析,1.动态放缩法,粒子源发射速度方向一定、大小不一样带电粒子进入匀强磁场时,这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动轨迹半径随速度改变而改变,如图所表示(图中只画出粒子带正电情景),速度v,0,越大,运动半径也越大.能够发觉这些带电粒子射入磁场后,它们运动轨迹圆心在垂直速度方向直线PP上.由此可得到一个确定临界条件方法:能够以入射点P为定点,圆心位于PP直线上,将半径放缩作轨迹,从而探索出临界条件,这种方法称为“放缩法”.,40/59,2.定圆旋转法,当带电粒子射入磁场时速度v大小一定,但射入方向改变时,粒子做圆周运动轨迹半径R是确定.在确定粒子运动临界情景时,能够以入射点为定点,将轨迹圆旋转,作出一系列轨迹,从而探索出临界条件.如图所表示为粒子进入单边界磁场时情景.,41/59,A.粒子不可能打到A点,B.以=60飞入粒子在磁场中运动时间最短,C.以a,x=a,xa三种情况讨论.,49/59,题后反思,多解问题求解关键,在条件不明时,要分情况进行讨论,不能漏解.分析时,要画出粒子运动轨迹,依据几何关系得到粒子运动半径与OP距离关系是解题关键.,50/59,1,.临界状态不唯一带来多解,(多项选择),长为L水平极板间,有垂直于纸面向里匀强磁场,磁感应强度为B,板间距离为L,板不带电,现有质量为m、电荷量为q带正电粒子(重力不计),从左边极板间中点处垂直磁场以速度v水平入射,如图所表示,欲使粒子不打在极板上,可采取方法是(),即时巩固,AB,51/59,52/59,2,.导学号 00622600,运动方向不明确带来多解,如图所表示,磁感应强度为B垂直纸面向里匀强磁场中有一个粒子源S,能在图示纸面上360范围内向各个方向发射速率相等质量为m、带电荷量为e电子.若电子发射速率为v=,从点S射出后要击中相距LO点,则点S处电子射出方向与OS夹角为多少?从S到点O时间为多少?,53/59,答案:,看法析,54/59,真题在线体验高考,提素能,1,.(全国卷,19)(多项选择),有两个匀强磁场区域和,中磁感应强度是中k倍,两个速率相同电子分别在两磁场区域做圆周运动.与中运动电子相比,中电子(),A.运动轨迹半径是中k倍,B.加速度大小是中k倍,C.做圆周运动周期是中k倍,D.做圆周运动角速度与中相等,AC,55/59,56/59,2,.(全国卷,16),如图,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面匀强磁场(未画出).一带电粒子从紧贴铝板上表面P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后抵达PQ中点O.已知粒子穿越铝板时,其动能损失二分之一,速度方向和电荷量不变.不计重力.铝板上方和下方磁感应强度大小之比为(),D,57/59,3,.(全国卷,20)(多项选择),图为某磁谱仪部分构件示意图.图中,永磁铁提供匀强磁场,硅微条径迹探测器能够探测粒子在其中运动轨迹.宇宙射线中有大量电子、正电子和质子.当这些粒子从上部垂直进入磁场时,以下说法正确是(),AC,A.电子与正电子偏转方向一定不一样,B.电子与正电子在磁场中运动轨迹半径一定相同,C.仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子,D.粒子动能越大,它在磁场中运动轨迹半径越小,58/59,59/59,