高三物理總復(fù)習(xí) 8.2 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

8.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用高三總復(fù)習(xí)選修3-1編輯ppt一、洛倫茲力如圖，長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為N，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，定向移動(dòng)的平均速度為v，垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中導(dǎo)線中的電流為I＝NqvS.這段導(dǎo)線中含有的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)為NLS

（運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力）導(dǎo)線所受安培力F安＝ILB＝NqvSLB.編輯ppt一、洛倫茲力1．定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力．2．大小:(1)v∥B時(shí)，F(xiàn)＝0

.(2)v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝qvB.(3)v與B夾角為θ時(shí)，F(xiàn)＝qvBsinθF＝qvBF＝qvBcos60＝(1/2)qvBF＝qvBF＝0編輯ppt3．方向(1)判定方法：左手定則，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(chǎng)中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向。(2)方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥v.即F垂直于B、v決定的平面．（3）由于F始終垂直于v的方向，故洛倫茲力永不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大小。注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向．vvFF(注意B和v可以有任意夾角)．編輯ppt②方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進(jìn)行判斷4．洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系(1)區(qū)別①洛倫茲力是指單個(gè)運(yùn)動(dòng)帶電粒子所受的磁場(chǎng)力，而安培力是指通電直導(dǎo)線所受到的磁場(chǎng)力．②洛倫茲力恒不做功，而安培力可以做功(2)聯(lián)系①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解釋．編輯ppt5．電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電荷作用的區(qū)別如何？洛倫茲力電場(chǎng)力性質(zhì)洛倫茲力是磁場(chǎng)對(duì)在其中運(yùn)動(dòng)電荷的作用力電場(chǎng)力是電場(chǎng)對(duì)放入其中電荷的作用力產(chǎn)生條件磁場(chǎng)中靜止電荷、沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電荷將不受洛倫茲力電場(chǎng)中的電荷無(wú)論靜止，還是沿任何方向運(yùn)動(dòng)都要受到電場(chǎng)力大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE做功電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力一定不會(huì)對(duì)電荷做功電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力要對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功(電荷在等勢(shì)面上運(yùn)動(dòng)除外)編輯ppt二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（不計(jì)重力）1．若v∥B，帶電粒子以入射速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)2．若v⊥B，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)3、基本公式

(1)向心力公式：

(2)軌道半徑公式：(3)周期公式：

.

T與v、r無(wú)關(guān)編輯ppt三、帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析1．確定圓心的兩種方法(1)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，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．(2)已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過入射點(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，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．編輯ppt用幾何知識(shí)(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大?。?．半徑的確定3、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定偏向角(φ)回旋角(圓心角）α弦切角θφ=α=2θ=ωt.粒子速度的偏向角φ等于回旋角α，并且等于弦切角θ的2倍編輯ppt(1)直線邊界4．帶電粒子在常見有界磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡

粒子從同一條邊界射入和射出時(shí)速度與邊界夾角相等編輯ppt(3)圓形邊界沿徑向射入必沿徑向射出編輯ppt4．帶電粒子在常見有界磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡(2)平行邊界編輯ppt1．長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離為L(zhǎng)，板不帶電．一質(zhì)量為m、電荷量為q帶正電的粒子(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(chǎng)，欲使粒子不打在極板上，可采用的方法是(

)A編輯ppt四、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題1．帶電粒子電性不確定形成多解相同的初速度，正、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，形成多解帶正電，其軌跡為a，如帶負(fù)電，其軌跡為b.編輯ppt2．如圖所示，在第Ⅰ象限內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一對(duì)正、負(fù)電子分別以相同速率與x軸成30°角的方向從原點(diǎn)射入磁場(chǎng)，則正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為(

)B編輯ppt2．磁場(chǎng)方向不確定形成多解帶正電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如B垂直紙面向里，其軌跡為a，如B垂直紙面向外，其軌跡為b.編輯ppt3．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)180°從入射界面這邊反向飛出，于是形成了多解．編輯ppt4．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．如圖所示．負(fù)電荷編輯ppt五、回旋加速器1、構(gòu)造：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：利用電場(chǎng)給帶電粒子加速，利用磁場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)（磁場(chǎng)不能使帶電粒子加速）（1）交變電流的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等（2）最大動(dòng)能僅由D型盒半徑?jīng)Q定編輯ppt(3)加速總次數(shù)：

加速電壓的高低只影響帶電粒子加速的總次數(shù)，不影響加速的最大動(dòng)能回旋周數(shù)編輯ppt(4)運(yùn)行時(shí)間：(5)因?yàn)橄鄬?duì)論效應(yīng)，不能無(wú)限制加速編輯ppt六．質(zhì)譜儀1、構(gòu)造：由粒子源、加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和照相底片等組成．2.加速3.偏轉(zhuǎn)4.應(yīng)用可以準(zhǔn)確的算出各種元素原子量已知帶電粒子的電荷量可以算出其質(zhì)量在譜線上標(biāo)出的數(shù)字是同位素的質(zhì)量數(shù)編輯ppt【答案】m=qd2B2/(8U)例2、如圖所示是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的儀器的工作原理示意圖。設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子成為正一價(jià)的分子離子。分子離子從狹縫S1以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)(初速度不計(jì))，加速后，再通過狹縫S2、S3射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)的界面PQ，最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫S3的細(xì)線。若測(cè)得細(xì)線到狹縫S3的距離為d，導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達(dá)式。編輯ppt1、[2010·深圳模擬]如圖所示，電子槍射出的電子束進(jìn)入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將(

)A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙外偏轉(zhuǎn)D.向紙里偏轉(zhuǎn)

A編輯pptB編輯pptC編輯pptB編輯pptB編輯ppt6、在真空中，半徑r=3×10-2m的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，一個(gè)帶正電的粒子，以初速度v=106m/s從磁場(chǎng)邊界上直徑ab的一端a射入磁場(chǎng)，已知該粒子的比荷q/m=108C/kg，不計(jì)粒子重力。求：(1)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是多少？(2)若要使粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)有最大偏轉(zhuǎn)角，求入射時(shí)v方向與ab的夾角θ及粒子的最大偏轉(zhuǎn)角β?！敬鸢浮?1)5×10-2m(2)37°74°編輯ppt7、如圖所示，一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中心O處，垂直磁場(chǎng)射入一速度方向與ad邊夾角為30°，大小為v0的帶正電的粒子。已知粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，ad邊長(zhǎng)為l，重力影響不計(jì)。(1)試求粒子能從ab邊射出磁場(chǎng)的v0的范圍；(2)在滿足粒子從ab邊射出磁場(chǎng)的條件下，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是多少？【答案】(1)qBl/(3m)<v0<qBl/m(2)4πm/(3qB)編輯ppt【答案】(1)qBdsinφ/m

(2)qB2dsin3φcosφ/m8、(08年高考寧夏卷理綜21,17分)如圖所示，在xOy平面的第一象限有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)的方向平行于y軸向下；在x軸和第四象限的射線OC之間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于紙面向外。有一質(zhì)量為m，帶有電荷量+q的質(zhì)點(diǎn)由電場(chǎng)左側(cè)平行于x軸射入電場(chǎng)。質(zhì)點(diǎn)到達(dá)x軸上A點(diǎn)時(shí)，速度方向與x軸的夾角為φ，A點(diǎn)與原點(diǎn)O的距離為d。接著，質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，并垂直于OC飛離磁場(chǎng)，不計(jì)重力影響。若OC與x軸的夾角為φ時(shí)，求：(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度的大??；(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小。編輯ppt9、一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面，在xOy平面上磁場(chǎng)分布在以O(shè)為中心的一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由原點(diǎn)O開始運(yùn)動(dòng)．初速度為v.方向沿x軸正方向，后來(lái)粒子經(jīng)過y軸上的P點(diǎn)，此時(shí)速度方向與y軸的夾角為30°，P到O的距離為L(zhǎng)，如右圖所示．不計(jì)重力的影響，求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和xOy平面上磁場(chǎng)區(qū)域的半徑R.編輯ppt10、兩個(gè)寬度為d的有界磁場(chǎng)區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度都為B，方向如圖所示，不考慮左右磁場(chǎng)相互影響且有理想邊界．一帶電質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m，電量為q的正電荷，以一定的初速度v0從邊界外側(cè)垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)，入射方向與CD成θ角．若帶電質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過兩磁場(chǎng)區(qū)域后又以與初速度方向相同的速度出射．求初速度的最小值以及經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)域的最長(zhǎng)時(shí)間．(重力不計(jì))編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt4、如圖所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有5個(gè)帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng)，在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為相應(yīng)的圓?。@些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示.粒子編號(hào)質(zhì)量電荷量(q＞0)速度大小1m2qv22m2q2v33m－3q3v42m2q3v52m－qv由以上信息可知，從圖中a、b、c處進(jìn)入的粒子對(duì)應(yīng)表中的編號(hào)分別為(

)A．3、5、4

B．4、2、5

C．5、3、2

D．2、4、5D編輯ppt編輯ppt9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2022/12/212022/12/212022/12/2112/21/20226:33:54PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2022/12/212022/12/212022/12/21Dec-2221-Dec-2212、故人江海別，幾度隔山川。。2022/12/212022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202213、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。。21十二月20222022/12/212022/12/212022/12/2115、比不了得就不比，得不到的就不要。。。十二月222022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202216、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2022/12/212022/12/2121December202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/219、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2022/12/212022/12/212022/12/2112/21/20226:33:54PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2022/12/212022/12/212022/12/21Dec-2221-Dec-2212、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2022/12/212022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。21十二月20222022/12/212022/12/212022/12/2115、楚塞三湘接，荊門九派通。。。十二月222022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202216、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2022/12/212022/12/2121December202217、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/219、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202210、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2022/12/212022/12/212022/12/2112/21/20226:33:54PM1