江蘇省高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 2 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課件.ppt

第九章磁場(chǎng) 第2講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 1 熟練掌握用左手定則判斷磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 2 根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用推導(dǎo)洛倫茲力的公式f洛 qvb 3 熟練應(yīng)用公式f洛 qvb進(jìn)行洛倫茲力大小的有關(guān)計(jì)算 4 明確帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和運(yùn)動(dòng)時(shí)間 5 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的多解問(wèn)題和極值問(wèn)題 1 洛倫茲力 在磁場(chǎng)中所受的力 可以用 判斷洛倫茲力的方向 讓磁感線垂直穿過(guò)手掌 四指指向 的方向 此時(shí) 的方向就是洛倫茲力的方向 若帶電粒子為正電荷 四指指向就是 若帶電粒子為負(fù)電荷 四指應(yīng)指向 洛倫茲力的方向既與電荷的運(yùn)動(dòng)方向 又與磁場(chǎng)方向 即f垂直于 運(yùn)動(dòng)電荷 左手定則 等效電流 大拇指所指 帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向 粒子運(yùn)動(dòng)的反方向 垂直 垂直 v和b所在平面 2 洛倫茲力公式 f洛 為 與 的夾角 3 電視機(jī)顯像管的工作原理 應(yīng)用了電子束的 使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)是由 對(duì)線圈產(chǎn)生的 叫做 qvbsin 速度方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向 磁偏轉(zhuǎn) 兩 偏轉(zhuǎn)線圈 不做功 速度方向 1 洛倫茲力和安培力的關(guān)系洛倫茲力是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力 而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2 洛倫茲力方向的特點(diǎn) 1 洛倫茲力的方向與電荷運(yùn)動(dòng)的方向和磁場(chǎng)方向都垂直 即洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷速度方向和磁場(chǎng)方向確定的平面 2 用左手定則判定負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的洛倫茲力時(shí) 要注意將四指指向電荷運(yùn)動(dòng)的反方向 對(duì)洛倫茲力的理解 3 洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較 特別提醒 洛倫茲力對(duì)電荷不做功 安培力對(duì)通電導(dǎo)線可做正功 可做負(fù)功 也可不做功 電場(chǎng)力對(duì)電荷可做正功 可做負(fù)功 也可不做功 典題演示1 2015 海南卷 如圖 a是豎直平面p上的一點(diǎn) p前有一條形磁鐵垂直于p 且s極朝向a點(diǎn) p后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場(chǎng)的共同作用下 在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過(guò)a點(diǎn) 在電子經(jīng)過(guò)a點(diǎn)的瞬間 條形磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)該電子的作用力的方向 a 向上b 向下c 向左d 向右 解析 條形磁鐵的磁感線方向在a點(diǎn)為垂直p向外 粒子在條形磁鐵的磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng) 所以根據(jù)左手定則可得電子受到的洛倫茲力方向向上 a正確 a 典題演示2 2016 金陵中學(xué) 真空中有兩根足夠長(zhǎng)直導(dǎo)線ab cd平行放置 通有恒定電流i1 i2 導(dǎo)線ab的電流方向如圖 在兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi) 一帶電粒子由p運(yùn)動(dòng)到q 軌跡如圖中pnq所示 nq為直線 粒子重力忽略不計(jì) 下列說(shuō)法中正確的是 a 該粒子帶正電b 粒子從p到q的過(guò)程中動(dòng)能增加c 導(dǎo)線cd中通有從c到d方向的電流d 導(dǎo)線cd電流i2小于導(dǎo)線ab電流i1 c 解析 由安培定則可知帶電粒子由p運(yùn)動(dòng)到q 磁場(chǎng)垂直紙面向外 由軌跡和力及左手定則可知 粒子帶負(fù)電 故a錯(cuò)誤 由于洛倫茲力不做功 所以粒子從p到q的過(guò)程中動(dòng)能不變 故b錯(cuò)誤 由圖可知nq為直線 說(shuō)明合磁場(chǎng)為零 由安培定則可知導(dǎo)線cd中通有從c到d方向的電流 故c正確 由于直線nq靠近導(dǎo)線ab 故導(dǎo)線cd電流i2大于導(dǎo)線ab電流i1 故d錯(cuò)誤 1 分析方法 找圓心 求半徑 確定轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角的大小是解決這類問(wèn)題的前提 確定軌道半徑和給定的幾何量之間的關(guān)系是解題的基礎(chǔ) 有時(shí)需要建立運(yùn)動(dòng)時(shí)間t和轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角 之間的關(guān)系作為輔助 1 圓心的確定 基本思路 與速度方向垂直的直線和圖中弦的中垂線一定過(guò)圓心 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng) 兩種情形 a 已知入射方向和出射方向時(shí) 可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作入射方向和出射方向的垂線 兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 如圖1所示 圖中p為入射點(diǎn) m為出射點(diǎn) b 已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí) 可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線 連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn) 作連線的中垂線 這兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 如圖2所示 圖中p為入射點(diǎn) m為出射點(diǎn) 圖1 圖2 2 半徑的確定利用平面幾何關(guān)系 求出該圓的可能半徑 或圓心角 求解時(shí)注意以下幾個(gè)重要的幾何特點(diǎn) 圖3 ac 典題演示4 多選 2015 淮安二模 如圖所示 在xoy平面的第 象限內(nèi)存在垂直xoy平面向里 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 兩個(gè)相同的帶電粒子以相同的速度v0先后從y軸上坐標(biāo) 0 3l 的a點(diǎn)和b點(diǎn) 坐標(biāo)未知 垂直于y軸射入磁場(chǎng) 在x軸上坐標(biāo) l 0 的c點(diǎn)相遇 不計(jì)粒子重力及其相互作用 根據(jù)題設(shè)條件可以確定 a 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑b 帶電粒子的電荷量c 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間d 帶電粒子的質(zhì)量 ac 粒子在相鄰多個(gè)磁場(chǎng)中連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí) 會(huì)畫(huà)出不同的軌跡 從復(fù)雜的軌跡中找出規(guī)律 尋找解決問(wèn)題的突破口 解這類問(wèn)題時(shí) 關(guān)鍵在于能畫(huà)出軌跡 弄清楚粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 找出粒子在不同磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系 借助圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)解決問(wèn)題 帶電粒子在相鄰多個(gè)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) c 典題演示6 2015 常州一模 如圖所示 多個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域和無(wú)場(chǎng)區(qū)域平行間隔排列 其中磁場(chǎng)的寬度均為d 無(wú)場(chǎng)區(qū)域的寬度均為d0 磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi) 長(zhǎng)度足夠長(zhǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 在區(qū)域1磁場(chǎng)中 一個(gè)帶負(fù)電的粒子從邊界上的a點(diǎn)沿邊界方向射出 粒子質(zhì)量為m 電荷量為 q 不計(jì)重力 1 如果粒子只在區(qū)域1中運(yùn)動(dòng) 求粒子射出的最大速度 2 如果粒子從a點(diǎn)射出后 經(jīng)過(guò)區(qū)域1 2 3后又回到a點(diǎn) 求它運(yùn)動(dòng)一周的周期 3 如果粒子從a點(diǎn)射出后還能再次返回a點(diǎn) 求粒子從a點(diǎn)射出時(shí)速度的大小 1 2015 新課標(biāo) 卷 兩相鄰的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同 方向平行 一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子 不計(jì)重力 從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后 粒子的 a 軌道半徑減小 角速度增大b 軌道半徑減小 角速度減小c 軌道半徑增大 角速度增大d 軌道半徑增大 角速度減小 d b 解析 粒子帶正電 根據(jù)左手定則 判斷出粒子受到的洛倫茲力方向向右 軌跡如圖所示 3 2016 四川卷 如圖所示 正六邊形abcdef區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一帶正電的粒子從f點(diǎn)沿fd方向射入磁場(chǎng)區(qū)域 當(dāng)速度大小為vb時(shí) 從b點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng) 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tb 當(dāng)速度大小為vc時(shí) 從c點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng) 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tc 不計(jì)粒子重力 則 a vb vc 1 2 tb tc 2 1b vb vc 2 1 tb tc 1 2c vb vc 2 1 tb t