高三復(fù)習(xí)磁場對運(yùn)動電荷作用

1、關(guān)于高三復(fù)習(xí)磁場對運(yùn)動電荷的作用第一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.磁場對電流有安培力的作用，而電流是由電荷定向運(yùn)動形成的。所以磁場對電流的安培力就是磁場對運(yùn)動電荷的洛倫茲力作用力的宏觀表現(xiàn)。即： 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。 洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。第二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.洛倫茲力的方向-左手定則vv1、伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷運(yùn)動的方向，那么拇指所指的方向就使運(yùn)動的正電荷所受洛倫茲力的方向。 2、若四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力

2、的方向。ff。洛倫茲力的方向，既垂直于磁場B的方向又垂直于電荷運(yùn)動速度v方向。第三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3.洛倫茲力總是跟運(yùn)動的電荷的速度方向垂直，所以洛倫茲力只能改變運(yùn)動電荷的速度方向，而不改變速度的大小。即：洛倫茲力對帶電粒子始終不做功！。4、洛倫茲力的大小。當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力最小-f=0。當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力最大- f=qVB 。第四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月討論與交流：5.帶電粒子“平行”于磁場方向進(jìn)入：做勻速直線運(yùn)動，帶電粒子“垂直”于磁場方向進(jìn)入：做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力帶電粒子在磁

3、場中做圓周運(yùn)動的周期：半徑與速度大小成正比，周期與速度大小無關(guān)！。第五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月應(yīng)用：質(zhì)譜儀qE=qvB1第六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月回旋加速器 工作原理：利用電場對帶電粒子的加速作用和磁場對運(yùn)動電荷的偏轉(zhuǎn)作用來獲得高能粒子，這些過程在回旋加速器的核心部件兩個D形盒和其間的窄縫內(nèi)完成。 。第七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 磁流體發(fā)電機(jī)如圖所示，等離子噴入磁場區(qū)域，磁場區(qū)域中有兩塊金屬板A和B，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板產(chǎn)生電勢差最大電勢差可達(dá) (B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，d為兩板間距，v為噴射速度)Bdv第八張，

4、PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、畫軌跡1、已知入射方向和出射方向：vV通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作垂直于入射方向和出射方向的直線,交點(diǎn)就是軌跡的圓心2、已知入射方向和出射點(diǎn)的位置：vP圓心圓心通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線,連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn),作其連線的中垂線, 交點(diǎn)就是圓弧的圓心6.確定圓心找半徑第九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、找關(guān)系（1）（為圓周角，單位為度）（2）（為圓周角，單位為弧度）2、時間關(guān)系：1、角度關(guān)系：（1）圓心角：（2）偏向角：（3）弦切角：第十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1、直線邊界（進(jìn)出磁場具有對稱性）2、平行邊界（存在臨界條件）3、圓形邊

5、界（沿徑向射入必沿徑向射出）注意：從一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角（弦切角）相等。帶電粒子沿徑向射入圓形磁場區(qū)域內(nèi)，必從徑向射出。關(guān)注幾種常見圖形的畫法，如圖所示：帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場中的動態(tài)分析第十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月如圖，在陰極射管正下方平行放置一根通有足夠強(qiáng)直流電流的長直導(dǎo)線，且導(dǎo)線中電流方向水平向右，則陰極射線將會()A.向上偏轉(zhuǎn) B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) D.向紙外偏轉(zhuǎn)P205 5A第十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月帶電粒子進(jìn)入云室會使云室中的氣體電離，從而顯示其運(yùn)動軌跡。如圖所示是在有勻強(qiáng)磁場云室中觀察到的粒子的軌跡，

6、a和b是軌跡上的兩點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場B垂直紙面向里。該粒子在運(yùn)動時，其質(zhì)量和電量不變，而動能逐漸減少，下列說法正確的是P205 A粒子先經(jīng)過a點(diǎn)，再經(jīng)過b點(diǎn)B粒子先經(jīng)過b點(diǎn)，再經(jīng)過a點(diǎn)C粒子帶負(fù)電D粒子帶正電VR小則EK小AC第十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 電子自靜止開始經(jīng)M、N板間（兩板間的電壓為U）的電場加速后從A點(diǎn)垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，電子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L，如圖所示。 （1）正確畫出電子由靜止開始直至離開勻強(qiáng)磁場時的軌跡圖;（用尺和圓規(guī)規(guī)范作圖） （2）求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。（已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e）P203例題1第十四張

7、，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月解：（1）作電子經(jīng)電場和磁場中的軌跡圖，如圖所示(2)設(shè)電子在M、N兩板間經(jīng)電場加速后獲得的速度為v,由動能定理得 eU= mv2 電子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)其半徑為r,則 evB=m 由幾何關(guān)系得r2=(r-L)2+d2 聯(lián)立求解式得B= 第十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示。一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與x軸的交點(diǎn)A處以速度v沿x方向射入磁場，恰好從磁場邊界與y軸的交點(diǎn)C處沿y方向飛出。（1）請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其

8、比荷q/m；（2）若磁場的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)锽，該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場，但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60角，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B多大？此次粒子在磁場中運(yùn)動所用時間t是多少？P203例題第十六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月解：（1）由幾何知識知帶電粒子在磁場中運(yùn)動的半徑為R=r，則有：qvB=mv2/r 解得：q/mv/Br （2）由幾何知識得帶電粒子在磁場B中做勻速圓周運(yùn)動的圓心角，半徑為：，根據(jù)牛頓第二定律有： 解得： 粒子在磁場中運(yùn)動所用時間t是：第十七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月如圖16（a）所示，左為某同學(xué)設(shè)想的

9、粒子速度選擇裝置，由水平轉(zhuǎn)軸及兩個薄盤N1、N2構(gòu)成，兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直，相距為L，盤上各開一狹縫，兩狹縫夾角可調(diào)（如圖16（b）；右為水平放置的長為d的感光板，板的正上方有一勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平方向射入N1，能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場。 O到感光板的距離為，粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,不計重力。 若兩狹縫平行且盤靜止（如圖16（c），某一粒子進(jìn)入磁場后，數(shù)值向下打在感光板中心點(diǎn)M上，求該粒子在磁場中運(yùn)動的時間t; 若兩狹縫夾角為0，盤勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向如圖16（b）.要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1、P2連線上，試分

10、析盤轉(zhuǎn)動角速度的取值范圍（設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)圈的時間內(nèi)都能到達(dá)N2）。 P203例題3第十八張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月解析:（1）粒子運(yùn)動半徑為 由牛頓第二定律 勻速圓周運(yùn)動周期 粒子在磁場中運(yùn)動時間 （2）如答圖2。設(shè)粒子運(yùn)動臨界半徑分別為R1和R2 設(shè)粒子臨界速度分別為 和 ，由式，得 若粒子通過轉(zhuǎn)盤，由題設(shè)可知 聯(lián)立，得對應(yīng)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速分別為 粒子要打在感光板上，需滿足條件 900第十九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 長為l 的水平極板間有如圖所示的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B，板間距離也為l 。現(xiàn)有一質(zhì)量為 m 、帶電量為 +q 的粒子從左邊板間中點(diǎn)處沿垂直

11、于磁場的方向以速度 v0射入磁場，不計重力。要想使粒子不打在極板上，則粒子進(jìn)入磁場時的速度 v0 應(yīng)滿足什么條件?ll v abcdP203變式3第二十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 v0 q B l / 4 m 或 v0 5 q B l / 4 m解：若剛好從a 點(diǎn)射出，如圖：R- l/2Rll v abcdr=mv1/qB=l/4 v1=qBl /4m 若剛好從b 點(diǎn)射出，如圖：要想使粒子不打在極板上， v2=5qBl /4mR2 = l 2 + ( R- l/2)2R= 5l /4= mv2/qB 返回O第二十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 如右圖所示，在x軸上

12、方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一個不計重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場，粒子進(jìn)入磁場時的速度方向垂直于磁場且與x軸正方向成120角，若粒子穿過y軸正半軸后在磁場中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是() A. ，正電荷 B. ，正電荷 C. ，負(fù)電荷 D. ，負(fù)電荷P203 4洛倫茲力指向運(yùn)動方向的右側(cè)， 左手定則可判定粒子帶負(fù)電 rrsin 30a r 得 ，C正確30C第二十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 如圖所示，帶負(fù)電的粒子垂直磁場方向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，出磁場時速度偏離原方向60角，已知帶電粒子質(zhì)量m=310-20kg

13、，電量q=10-13C，速度v0=105m/s，磁場區(qū)域的半徑R=310-1m，不計重力，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。P203 6解：畫進(jìn)、出磁場速度的垂線得交點(diǎn)O，O點(diǎn)即為粒子作圓周運(yùn)動的圓心，據(jù)此作出運(yùn)動軌跡AB，如圖所示。此圓半徑記為r。帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律有：O/AB第二十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月O 如圖所示，在y0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙面外，磁感強(qiáng)度為B.一帶正電的粒子以速度v0從O點(diǎn)射入磁場，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為，若粒子射出磁場的位置與O點(diǎn)的距離為L，求該粒子的電量和質(zhì)量之比 . P203 7

14、解:畫出運(yùn)動示意圖如下： 在磁場中：由幾何關(guān)系：=Rsin 由洛侖茲力公式和牛頓第二定律可得 ： qv0B=m 兩式聯(lián)立得： 第二十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2在平面直角坐標(biāo)系xOy中，第象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，第象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點(diǎn)以速度v0垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上的N點(diǎn)與x軸正方向成=60角射入磁場，最后從y軸負(fù)半軸上的P點(diǎn)垂直于y軸射出磁場，如圖所示不計粒子重力，求：(1)M、N兩點(diǎn)間的電勢差UMN；(2)粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑r；(3)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)的總時間t.第二十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 (1)設(shè)粒子過N點(diǎn)時速度v，有 v=2v0粒子從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程，有qUMN= mv2- UMN= (2)粒