高考物理大一輪總復(fù)習(xí)主干回顧固基礎(chǔ)典例突破知規(guī)律特色培優(yōu)增素養(yǎng)82磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課件

1、,01主干回顧固基礎(chǔ),洛倫茲力的方向及大小 1. 洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力叫做洛倫茲力 2. 洛倫茲力的方向 (1)左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向_，這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正_在磁場(chǎng)中_ 特別提醒負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反,正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,所受洛倫茲力的方向,電荷,(2)方向特點(diǎn)：F、v、B滿足左手定則，F(xiàn)垂直于v、B所決定的平面 特別提醒由于洛倫茲力始終與速度方向垂直，故洛倫茲力永不做功,3. 洛倫茲力的大?。篎qvBsin 其中為電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向之間的夾角 (1)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁

2、場(chǎng)方向垂直時(shí)，F(xiàn)qvB. (2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，F(xiàn)0. (3)當(dāng)電荷在磁場(chǎng)中靜止時(shí)，F(xiàn)0.,知識(shí)點(diǎn)2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1. 若帶電粒子的速度方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向平行，則帶電粒子以入射速度v做_運(yùn)動(dòng) 2. 若帶電粒子的速度方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做_運(yùn)動(dòng),勻速直線,勻速圓周,磁感應(yīng)強(qiáng)度,知識(shí)點(diǎn)3質(zhì)譜儀和回旋加速器 1. 質(zhì)譜儀 (1)構(gòu)造：如圖所示，由粒子源、_、_和照相底片等構(gòu)成,加速電場(chǎng),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng),同位素,2. 回旋加速器 (1)構(gòu)造：如圖所示，D1、D2是半圓金屬盒，D形盒的縫隙處接交流電源D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,(2)原理

3、：交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期_，粒子在做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中一次一次地經(jīng)過D形盒縫隙，兩盒間的電場(chǎng)強(qiáng)度方向周期性地發(fā)生變化，粒子就會(huì)被一次一次地加速,相等,一、基礎(chǔ)知識(shí)題組 1. 對(duì)洛倫茲力的理解帶電荷量為q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是 ( ) A. 只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同 B. 如果把q改為q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變 C. 洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直 D. 粒子在只受到洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、速度均不變,解析：因?yàn)槁鍌惼澚Φ拇笮〔坏c粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度的方向有關(guān)，如當(dāng)粒子速度與

4、磁場(chǎng)垂直時(shí)FqvB，當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)平行時(shí)F0.又由于洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同時(shí)，洛倫茲力的方向也不同，所以A選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)閝改為q且速度反向，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由FqvB知大小也不變，所以B選項(xiàng)正確因?yàn)殡姾蛇M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向可以與磁場(chǎng)方向成任意夾角，所以C選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)槁鍌惼澚偱c速度方向垂直，因此，洛倫茲力不做功，粒子動(dòng)能不變，但洛倫茲力可改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使粒子速度的方向不斷改變，所以D選項(xiàng)錯(cuò),答案：B,2. 對(duì)洛倫茲力的理解(多選)電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是( ) A. 速率越大，周期越大 B. 速率越大，半徑越大 C.

5、 速度方向與磁場(chǎng)方向垂直 D. 速度方向與洛倫茲力方向平行,答案：BC,3. 帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c，以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入磁場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖若帶電粒子只受磁場(chǎng)力的作用，則下列說法正確的是( ),A. a粒子速率最大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長 B. c粒子速率最大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短 C. a粒子速率最小，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短 D. c粒子速率最小，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,答案：B,二、規(guī)律方法題組 4. 帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析如圖所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙

6、面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)從A點(diǎn)以速度v0垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并從B點(diǎn)射出，若AOB120，則該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為( ),答案：D,5. 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有關(guān)問題分析(多選)如圖所示，質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子，以不同的初速度兩次從O點(diǎn)垂直于磁感線和磁場(chǎng)邊界向上射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在洛倫茲力作用下分別從M、N兩點(diǎn)射出磁場(chǎng)，測(cè)得OMON34，則下列說法中錯(cuò)誤的是 ( ),A. 兩次帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間之比為34 B. 兩次帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的路程長度之比為34 C. 兩次帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力大小之比為34 D. 兩次帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲

7、力大小之比為43,答案：AD,6. 帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析如圖所示，L1和L2為兩條平行的虛線，L1上方和L2下方都是垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A、B兩點(diǎn)都在L1上帶電粒子從A點(diǎn)以初速度v斜向下與L1成45角射出，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)后正好過B點(diǎn)，經(jīng)過B時(shí)速度方向也斜向下，且方向與A點(diǎn)方向相同不計(jì)重力影響，下列說法中正確的是(),A. 該粒子一定帶正電 B. 該粒子一定帶負(fù)電 C. 若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)初速度變大(方向不變)，它仍能經(jīng)過B點(diǎn) D. 若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)初速度變小(方向不變)，它不能經(jīng)過B點(diǎn),解析： 若粒子帶負(fù)電，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示，則BECD，若在A點(diǎn)時(shí)粒子初速

8、度變大，則D、E兩點(diǎn)同時(shí)右移，粒子仍能通過B點(diǎn)；若在A點(diǎn)時(shí)粒子初速度減小，則D、E兩點(diǎn)同時(shí)左移，粒子仍能通過B點(diǎn)；若粒子帶正電，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示，則BECD，同上分析，無論粒子在A點(diǎn)速度變大還是變小，都能通過B點(diǎn)，故只有選項(xiàng)C正確,答案：C,1. 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的幾種常見情形 (1)直線邊界(進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖所示),(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示),(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示) 2. 確定粒子運(yùn)動(dòng)的圓心，找出軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角，再求運(yùn)動(dòng)時(shí)間 ,02典例突破知規(guī)律,考點(diǎn)1洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較 考點(diǎn)解讀：洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較,典例透析 如圖所示

9、， abcd是一個(gè)正方形的盒子，在cd邊的中點(diǎn)有一個(gè)孔e、盒子中存在著沿ad方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E.一粒子源源不斷地從a處的小孔沿ab方向向盒內(nèi)發(fā)射相同的帶電粒子，粒子的初速度為v0，經(jīng)電場(chǎng)作用后恰好從e處的小孔射出,現(xiàn)撤去電場(chǎng)，在盒子中加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B(圖中未畫出)，粒子仍恰好從e孔射出(帶電粒子的重力和粒子之間的相互作用力均可忽略) (1)所加的磁場(chǎng)方向如何？ (2)電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值為多大？,解題探究(1)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做_ 水平方向做_； 豎直方向做_ 提示：類平拋運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng) (2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡

10、為_，其運(yùn)動(dòng)半徑r由幾何做圖法找出 提示：圓,帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，都能使帶電粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但偏轉(zhuǎn)遵守的規(guī)律不同，一個(gè)做類平拋運(yùn)動(dòng)，一個(gè)做圓周運(yùn)動(dòng)，所以根據(jù)各自運(yùn)動(dòng)規(guī)律解題,變式訓(xùn)練 (多選)如圖所示， 空間的某一區(qū)域存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng)，從C點(diǎn)離開區(qū)域；如果將磁場(chǎng)撤去，其他條件不變，則粒子從B點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū)；,如果將電場(chǎng)撤去，其他條件不變，則這個(gè)粒子從D點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū)已知BCCD，設(shè)粒子在上述三種情況下，從A到B、從A到C和從A到D所用的時(shí)間分別是t1、t2和t3，離開三點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是Ek1、Ek2、Ek3，粒子重力忽略不計(jì)，以

11、下關(guān)系正確的是() A. t1t2Ek2Ek3 D. Ek1Ek2Ek3,解析：當(dāng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)存在時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)qEqvB；當(dāng)只有電場(chǎng)時(shí)，粒子從B點(diǎn)射出，做類平拋運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)的合成與分解可知，水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，所以t1t2；當(dāng)只有磁場(chǎng)時(shí)，粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小不變，但路程變長，則t2t3，因此A選項(xiàng)正確粒子從B點(diǎn)射出時(shí)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能變大，故C選項(xiàng)正確 答案：AC,考點(diǎn)2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題 考點(diǎn)解讀： 1圓心的確定 (1)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圓心 (2)兩種常見情形：,已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過入

12、射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲a所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)),已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以先通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，再連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲b所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)),2. 半徑的確定和計(jì)算 利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)，并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：,(1)粒子速度的偏向角等于圓心角，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角)的2倍(如圖所示)，即2t. (2)相對(duì)的弦切角相等，與相鄰的弦切角互補(bǔ)，即180.,A. t B. 2t C. t D.

13、 3t,提示：60,嘗試解答選_. 設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為R，粒子的軌跡半徑為r，粒子以速度v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖甲所示，,B,帶電粒子在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法,變式訓(xùn)練 1. 2013信陽高中月考如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)帶電荷量為q的離子自a點(diǎn)沿箭頭方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，突然吸收了附近的若干個(gè)電子，接著沿另一圓軌道運(yùn)動(dòng)到與a、b在一條直線上的c點(diǎn)已知acab，電子電荷量為e，電子質(zhì)量不計(jì)由此可知，離子吸收的電子個(gè)數(shù)為 ( ),答案：A,2. 如圖所示， 在xOy平面上，a點(diǎn)坐標(biāo)為(0，l)，平面內(nèi)有一邊界過a點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)O的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里有一電子(質(zhì)量為m，

14、電荷量為e)從a點(diǎn)以初速度v0平行x軸正方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，恰好在x軸上的b點(diǎn)(未標(biāo)出)射出磁場(chǎng)區(qū)域，此時(shí)速度方向與x軸正方向夾角為60.求：,(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 (2)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 (3)磁場(chǎng)區(qū)域圓心O1的坐標(biāo),解析：該題為帶電粒子在有邊界磁場(chǎng)區(qū)域中的圓周運(yùn)動(dòng)看似復(fù)雜，但解題的關(guān)鍵還是在找圓心，同學(xué)們只要根據(jù)運(yùn)動(dòng)電荷在有界磁場(chǎng)的出入點(diǎn)的速度方向垂線的交點(diǎn)，確定圓心的位置，然后作出軌跡和半徑，根據(jù)幾何關(guān)系找出等量關(guān)系，求解飛行時(shí)間從找軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角的方面著手，題目便迎刃而解,(1)由題意知，O、a、b均在圓形磁場(chǎng)區(qū)域的邊界，粒子運(yùn)動(dòng)軌道圓心為O2，令O2aO2bR

15、，圓心角等于偏轉(zhuǎn)角aO2b60，即aO2b為正三角形 在OO2b中，R2(Rl)2(Rsin60)2，得R2l.,考點(diǎn)3帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題 考點(diǎn)解讀： 1. 帶電粒子電性不確定形成多解 受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電，也可能帶負(fù)電，在相同的初速度的條件下，正、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，形成多解,如圖甲，帶電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如帶正電，其軌跡為a，如帶負(fù)電，其軌跡為b.,2. 磁場(chǎng)方向不確定形成多解 有些題目只告訴了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，而未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，此時(shí)必須要考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定而形成的多解 如圖乙，帶正電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如B垂直紙

16、面向里，其軌跡為a，如B垂直紙面向外，其軌跡為b.,3. 臨界狀態(tài)不唯一形成多解 帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí)，由于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過去了，也可能轉(zhuǎn)過180從入射界面這邊反向飛出，如圖甲所示，于是形成了多解,4. 運(yùn)動(dòng)的周期性形成多解 帶電粒子在部分是電場(chǎng)，部分是磁場(chǎng)的空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)往往具有往復(fù)性，從而形成多解如圖乙所示,典例透析 如圖所示， 在NOQ范圍內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在MOQ范圍內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，M、O、N在一條直線上，MOQ60，,這兩個(gè)區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.離子源中的離子帶電荷量為q，質(zhì)量為m，通過小孔O1進(jìn)入兩板間電

17、壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)域(可認(rèn)為初速度為零)，離子經(jīng)電場(chǎng)加速后由小孔O2射出，再從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，此時(shí)速度方向沿紙面垂直于磁場(chǎng)邊界MN，不計(jì)離子的重力 (1)若加速電場(chǎng)兩極板間電壓UU0，求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R0. (2)在OQ上有一點(diǎn)P，P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為L，若離子能通過P點(diǎn)，求加速電壓U和從O點(diǎn)到P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,解題探究(1)離子在電場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)、應(yīng)用什么規(guī)律求解？ 提示：離子在電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用動(dòng)能定理或牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解 (2)離子在磁場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)？通過P點(diǎn)需滿足什么條件？ 提示：勻速圓周運(yùn)動(dòng)，過P點(diǎn)需OP為弦長的整數(shù)倍,分析帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題的技巧

18、(1)分析題目特點(diǎn)，確定題目多解性形成的原因 (2)作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖(全面考慮多種可能性) (3)若為周期性重復(fù)的多解問題，尋找通項(xiàng)式，若是出現(xiàn)幾種解的可能性，注意每種解出現(xiàn)的條件,變式訓(xùn)練 如圖所示 在x軸上方有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向豎直向下，在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里,考點(diǎn)4帶電粒子在磁場(chǎng)中的臨界問題 考點(diǎn)解讀： 1.帶電體在磁場(chǎng)中的臨界問題的處理方法 帶電體進(jìn)入有界磁場(chǎng)區(qū)域，一般存在臨界問題，處理的方法是尋找臨界狀態(tài)，畫出臨界軌跡： (1)帶電體在磁場(chǎng)中，離開一個(gè)面的臨界狀態(tài)是對(duì)這個(gè)面的壓力為零 (2)射出或不射出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài)是帶電體運(yùn)動(dòng)的軌

19、跡與磁場(chǎng)邊界相切,2. 解決帶電粒子在磁場(chǎng)中的臨界問題的關(guān)鍵 解決此類問題，關(guān)鍵在于運(yùn)用動(dòng)態(tài)思維，尋找臨界點(diǎn)，確定臨界狀態(tài)，根據(jù)粒子的速度方向找出半徑方向，同時(shí)由磁場(chǎng)邊界和題設(shè)條件畫好軌跡、定好圓心，建立幾何關(guān)系,典例透析 (多選)如圖所示 邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界OA上有一粒子源S.某一時(shí)刻，從S平行于紙面向各個(gè)方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過一段時(shí)間后有大量粒子從邊界OC射出磁場(chǎng),已知AOC60，從邊界OC射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間等于T/2(T為粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期)，則從邊界OC射出的

20、粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能為(),解題探究(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的公式是_,(2)什么情況下，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短？ 提示：圓心角最小時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短，當(dāng)圓心角最小時(shí)，圓心角所對(duì)的弦長最短，即弦垂直邊界OC時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,嘗試解答 選_. 粒子在磁場(chǎng)中做逆時(shí)針方向的圓周運(yùn)動(dòng)，由于所有粒子的速度大小相同，故弧長越小，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就越短，由于粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為，沿SA方向射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長，,ABC,在研究帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的臨界問題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)關(guān)注題目中一些特殊詞語如“恰好”“剛好”“最大”“最小”“最高”“

21、至少”，挖掘隱含條件，探求臨界狀態(tài)或位置 (2)時(shí)間極值： 當(dāng)速率v一定時(shí)，弧長(弦長)越長，圓周角越大，則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長 當(dāng)速率不同時(shí)，圓周角大的運(yùn)動(dòng)時(shí)間長,變式訓(xùn)練 1. 如圖所示 有一個(gè)正方形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域abcd，e是ad的中點(diǎn)，f是cd的中點(diǎn)，如果在a點(diǎn)沿對(duì)角線方向以速度v射入一帶負(fù)電的粒子，最后粒子恰好從e點(diǎn)射出，則(),A. 如果粒子的速度增大為原來的二倍，將從d點(diǎn)射出 B. 如果粒子的速度增大為原來的三倍，將從f點(diǎn)射出 C. 如果粒子的速度不變，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼亩叮矊膁點(diǎn)射出 D. 只改變粒子的速度使其分別從e、d、f點(diǎn)射出時(shí)，從e點(diǎn)射出所用時(shí)

22、間最短,答案：A,2. 如圖所示 在真空區(qū)域內(nèi)，有寬度為L的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，MN、PQ為磁場(chǎng)的邊界,質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子，先后兩次沿著與MN夾角為(090)的方向垂直于磁感線射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，第一次粒子是經(jīng)電壓U1加速后射入磁場(chǎng)的，粒子剛好沒能從PQ邊界射出磁場(chǎng)；第二次粒子是經(jīng)電壓U2加速后射入磁場(chǎng)的，粒子剛好能垂直于PQ射出磁場(chǎng)(不計(jì)粒子重力，粒子加速前的速度認(rèn)為是零，U1、U2未知) (1)加速電壓U1、U2的比值U1/U2為多少？ (2)為使粒子經(jīng)電壓U2加速射入磁場(chǎng)后沿直線射出PQ邊界，可在磁場(chǎng)區(qū)域加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，求該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng),典例透析 20

23、12天津高考對(duì)鈾235的進(jìn)一步研究在核能的開發(fā)和利用中具有重要意義如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的鈾235離子，從容器A下方的小孔S1不斷飄入加速電場(chǎng)，其初速度可視為零，然后經(jīng)過小孔S2垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)離子行進(jìn)半個(gè)圓周后離開磁場(chǎng)并被收集，離開磁場(chǎng)時(shí)離子束的等效電流為I，不考慮離子重力及離子間的相互作用,(1)求加速電場(chǎng)的電壓U； (2)求出在離子被收集的過程中任意時(shí)間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量M.,洛倫茲力應(yīng)用問題的分析方法 (1)回旋加速器中經(jīng)常遇到的問題是粒子獲得的最大動(dòng)能、加速的次數(shù)、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等，分析的方法是電場(chǎng)對(duì)粒子加速，每次做功相同，粒

24、子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期相同，其半徑最大時(shí)動(dòng)能最大 (2)質(zhì)譜儀中粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不同，其原因是粒子的質(zhì)量不同,變式訓(xùn)練 1932年，勞倫斯和利文斯頓設(shè)計(jì)出了回旋加速器回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷量為q，在加速器中被加速，加速電壓為U.加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用,(1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比； (2)求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時(shí)間t； (3)實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率都

25、有最大值的限制若某一加速器磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率的最大值分別為Bm、fm，試討論粒子能獲得的最大動(dòng)能Ekm.,03特色培優(yōu)增素養(yǎng),建模提能：帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的磁偏轉(zhuǎn)模型 1模型概述 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題一直是高考的熱點(diǎn)，此類模型較為復(fù)雜，常見的磁場(chǎng)邊界有單直線邊界、雙直線邊界、矩形邊界和圓形邊界等因?yàn)槭怯薪绱艌?chǎng)，則帶電粒子運(yùn)動(dòng)的完整圓周往往會(huì)被破壞，可能存在最大、最小面積，最長、最短時(shí)間等問題,2模型分類 (1)單直線邊界型：當(dāng)粒子源在磁場(chǎng)中，且可以向紙面內(nèi)各個(gè)方向以相同速率發(fā)射同種帶電粒子時(shí)以圖甲中帶負(fù)電粒子的運(yùn)動(dòng)為例,規(guī)律要點(diǎn) 最值相切：當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡小于圓周且與邊界

26、相切時(shí)(如圖甲中a點(diǎn))，切點(diǎn)為帶電粒子不能射出磁場(chǎng)的最值點(diǎn)(或恰能射出磁場(chǎng)的臨界點(diǎn)),(3)圓形邊界類型 圓形磁場(chǎng)區(qū)域規(guī)律要點(diǎn) a相交于圓心：帶電粒子沿指向圓心的方向進(jìn)入磁場(chǎng)，則出磁場(chǎng)時(shí)速度矢量的反向延長線一定過圓心，即兩速度矢量相交于圓心，如圖甲所示,b直徑最?。簬щ娏Ｗ訌闹睆降囊粋€(gè)端點(diǎn)射入磁場(chǎng)，則從該直徑的另一端點(diǎn)射出時(shí)，圓形磁場(chǎng)區(qū)域面積最小，如圖乙所示 環(huán)狀磁場(chǎng)區(qū)域規(guī)律要點(diǎn) a徑向出入：帶電粒子沿(逆)半徑方向射入磁場(chǎng)，若能返回同一邊界，則一定逆(沿)半徑方向射出磁場(chǎng),b最值相切：當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡與圓相切時(shí)，粒子有最大速度vm而磁場(chǎng)有最小磁感應(yīng)強(qiáng)度B，如圖丙所示,典題例證未來人類可通過可控?zé)岷朔磻?yīng)獲得能源，要持續(xù)發(fā)生熱核反應(yīng)，必須把溫度高達(dá)幾百萬攝氏度的核材料約束在一定的空間內(nèi)約束的辦法有多種，其中技術(shù)上相對(duì)成熟的是用磁場(chǎng)約束，稱為“托卡馬克”裝置,如圖為這種裝置的模型圖：垂