高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題2 第1單元 氧化還原反應(yīng)課件 蘇教版 (110)

1、磁場第第 八八 章章第第2424講磁場對運(yùn)動電荷的作用講磁場對運(yùn)動電荷的作用考綱要求考情分析命題趨勢1.洛倫茲力、洛倫茲力的方向2.洛倫茲力的計(jì)算公式3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動2016全國卷，182016全國卷，182015全國卷，142015全國卷，192014全國卷，162014全國卷，20高考對本節(jié)內(nèi)容的考查主要是以選擇題或計(jì)算題的形式考查帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動問題說明：洛倫茲力的計(jì)算只限于速度與磁場方向垂直的情形欄目導(dǎo)航板板 塊塊 一一板板 塊塊 二二板板 塊塊 三三板板 塊塊 四四 1洛倫茲力的大小和方向 (1)定義：磁場對_的作用力 (2)大小 vB時(shí)，F(xiàn)_； vB時(shí)，F(xiàn)_

2、； v與B夾角為時(shí)，F(xiàn)_.考點(diǎn)磁場對運(yùn)動電荷的作用運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷 0qvB qvBsin (3)方向 判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向； 方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)v.即F垂直于_決定的平面(注意B和v可以有任意夾角) 2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動 (1)若vB，帶電粒子以入射速度v做_運(yùn)動 (2)若vB，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B、v 勻速直線勻速直線 勻速圓周勻速圓周 (3)基本公式 向心力公式：qvB_； 軌道半徑公式：r_； 周期公式：T_. (4)用左手定則判斷洛倫茲力方向時(shí)，四指指向電荷的運(yùn)動方向() (5)帶電粒子在磁

3、場中運(yùn)動時(shí)的軌道半徑與粒子的比荷成正比() (6)當(dāng)帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，若v與B夾角為銳角時(shí)，帶電粒子的軌跡為螺旋線() 2(對洛倫茲力的理解)帶電荷量為q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，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，則其所受洛倫茲力的大小、方向均不變 C洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運(yùn)動方向垂直 D粒子在只受洛倫茲力作用下運(yùn)動的動能、速度均不變B 3(安培定則、左手定則)如圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示一帶正電的粒

4、子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動，它所受洛倫茲力的方向是() A向上B向下 C向左 D向右B 解析：據(jù)題意，由安培定則可知，b、d兩通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場相抵消，a、c兩通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向均向左，所以四條通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場方向向左由左手定則可判斷帶電粒子所受洛倫茲力的方向向下，正確選項(xiàng)為B 1洛倫茲力的特點(diǎn) (1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負(fù)電荷 (2)當(dāng)電荷運(yùn)動方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化 (3)運(yùn)動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用 (4)洛倫茲力一定不做功一對洛倫茲力的理解 2洛倫茲力與電場力的比較洛倫茲力電場力產(chǎn)生條件v

5、0且v不與B平行電荷處在電場中大小FqvB(vB)FqE力方向與場方向的關(guān)系FB，F(xiàn)vFE做功情況任何情況下都不做功可能做功，也可能不做功 洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別 (1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場力 (2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功ABD 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(如圖甲所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置

6、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(如圖乙所示，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)相對的弦切角相等，與相鄰的弦切角互補(bǔ)，即180. 帶電粒子在磁場中的勻速圓周運(yùn)動的解題步驟 例2(2017湖北武漢模擬)如圖所示，虛線圓所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B一束電子沿圓形區(qū)域的直徑方向以速度v射入磁場，電子束經(jīng)過磁場區(qū)

7、后，其運(yùn)動方向與原入射方向成角設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子之間相互作用力及所受的重力，求： (1)電子在磁場中運(yùn)動軌跡的半徑R， (2)電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間t； (3)圓形磁場區(qū)域的半徑r.三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的多解問題 求解帶電粒子在磁場中運(yùn)動多解問題的技巧 (1)分析題目特點(diǎn)，確定題目多解的形成原因 (2)作出粒子的運(yùn)動軌跡示意圖(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 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)粒子在磁場中運(yùn)動軌跡不同，

8、形成多解 如圖，帶電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，如帶正電，其軌跡為a，如帶負(fù)電，其軌跡為b. 例3如圖所示，寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，MM和NN是它的兩條邊界現(xiàn)有質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子沿圖示方向垂直磁場射入要使粒子不能從邊界NN射出，則粒子入射速率v的最大值可能是多少？ 2磁場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 例4一電子某時(shí)刻以固定的正電荷為圓心在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，磁場方向垂直它所運(yùn)動的平面，電子所受電場力恰好是磁場對它的作用的3倍，若電子電荷量為e，質(zhì)量為m，磁感應(yīng)

9、強(qiáng)度為B，那么，電子運(yùn)動的角速度可能是() A4Be/m B3Be/m C2Be/m DBe/mAC 解析：由于本題中沒有明確磁場方向和電子的環(huán)繞方向，所以電子受洛倫茲力的方向有兩種可能一種可能是F電和F洛同時(shí)指向圓心，如圖甲、乙所示；另一種可能是F電和F洛一個指向圓心，另一個背離圓心，如圖的丙、丁所示所以本題有兩個解 在圖甲、乙兩種情況下：F電F洛mv、F電3F洛，聯(lián)解方程可得4Be/m. 在圖丙、丁兩種情況下：F電F洛mv、F電3F洛，聯(lián)解方程可得2Be/m. 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時(shí)，由于粒子運(yùn)動軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過去了，也可能轉(zhuǎn)過180

10、從入射界面這邊反向飛出，于是形成了多解，如圖所示 例5長為L的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，求速度的取值范圍 解析：由左手定則判斷粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動向上偏，很明顯，圓周運(yùn)動的半徑大于某值r1時(shí)粒子可以從極板右邊穿出，而半徑小于某值r2時(shí)粒子可從極板的左邊穿出 4運(yùn)動的周期性形成多解 帶電粒子在部分是電場，部分是磁場的空間運(yùn)動時(shí)，運(yùn)動往往具有往復(fù)性，從而形成多解如圖所示 例6(2017華中師大附中模擬)如圖甲所

11、示，M、N為豎直放置彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個小孔O、O正對，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化如圖乙所示有一群正離子在t0時(shí)垂直于M板從小孔O射入磁場已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q，正離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場變化而產(chǎn)生的電場的影響，不計(jì)離子所受重力求： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小 (2)要使正離子從O垂直于N板射出磁場，正離子射入磁場時(shí)的速度v0的可能值BD B 解析：剛開始，A與B一起水平向左加速運(yùn)動，已知A帶正電，根據(jù)左手定則可知，A受到的洛倫茲力方向豎直向下，大小逐漸增大，即A、B之間的

12、正壓力逐漸增大，若A、B之間無相對滑動，則A加速度恒定，對B摩擦力恒定，選項(xiàng)C、D錯誤：A所受洛倫茲力大小F洛BvqBqat，可見，F(xiàn)洛與t成正比，F(xiàn)洛t圖象是一條經(jīng)過原點(diǎn)的直線，選項(xiàng)A錯誤，A對B壓力大小FNmAgF洛mAgBqat，B對地面的壓力為FNFNmBg(mAmB)gBqat，顯然，選項(xiàng)B正確 3(2016鄭州外校期中測試)如圖所示，虛線框?yàn)橐婚L方形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)有一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一束電子以不同的速率從O點(diǎn)垂直于磁場、沿圖中方向射入磁場后，分別從a、b、c、d四點(diǎn)射出磁場，比較它們在磁場中的運(yùn)動時(shí)間ta、tb、tc、td的大小關(guān)系是() Atatbtctd Btatbtctd CtatbtctctdDB 答題送檢來自閱卷名師報(bào)告錯誤致錯原因扣分漏選A或D對小球的運(yùn)動情境分析不透，誤以為無論小球的速度多大，由于管道粗糙，小球最終都會停止運(yùn)動，從而只選C項(xiàng)而遺漏A、D項(xiàng).61(多選)(2017廣東廣州質(zhì)檢)如圖所示，真空中xOy平面內(nèi)有一束寬度為d的帶正電粒子束沿x軸正方向運(yùn)動，所有粒子為同種粒子，速度大小相等，在第一象限內(nèi)有一方向垂直xOy平面的有界勻強(qiáng)磁場區(qū)(圖中未畫出)，所有帶電粒子通過磁場偏轉(zhuǎn)后都會聚于x軸上的a點(diǎn)下列說法中正確的是()A磁場方向一定是垂直xOy平面向里B所有粒子通過磁場區(qū)的時(shí)間相同C所有粒子在磁場區(qū)運(yùn)動的半徑相等D磁場區(qū)