高中物理復(fù)習(xí)11-2第2講磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用課件

第2講磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用課

程

標(biāo)

準(zhǔn)素

養(yǎng)

目

標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)洛倫茲力．能判斷洛倫茲力的方向，會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大?。?.能用洛倫茲力分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)．物理觀念：知道洛倫茲力的大小和方向．科學(xué)思維：能比較安培力與洛倫茲力，能分析解決帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的問題．考點(diǎn)一考點(diǎn)一對洛倫茲力的理解及應(yīng)用【必備知識(shí)·自主落實(shí)】1．定義：磁場對________的作用力叫洛倫茲力．2．大小(1)v∥B時(shí)，F(xiàn)＝________；(2)v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝________；(3)v與B的夾角為θ時(shí)，F(xiàn)＝________．如圖所示．運(yùn)動(dòng)電荷0qvBqvBsinθ3．洛倫茲力的方向

注意區(qū)分正、負(fù)電荷(1)判定方法：左手定則，注意四指應(yīng)指向________電荷運(yùn)動(dòng)的方向或________電荷運(yùn)動(dòng)的反方向；(2)方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥v，即F垂直于________決定的平面(注意B和v不一定垂直)．正負(fù)B、v【關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階】1.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(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示．一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是(

)A．向上B．向下C．向左D．向右答案：B解析：根據(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，所以四根通電直導(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，B正確．2．[2023·海南卷]如圖所示，帶正電的小球豎直向下射入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)和受力的說法正確的是(

)A.小球剛進(jìn)入磁場時(shí)受到的洛倫茲力水平向右B．小球運(yùn)動(dòng)過程中的速度不變C．小球運(yùn)動(dòng)過程中的加速度保持不變D．小球受到的洛倫茲力對小球做正功答案：A解析：小球剛進(jìn)入磁場時(shí)速度方向豎直向下，由左手定則可知，小球剛進(jìn)入磁場時(shí)受到的洛倫茲力方向水平向右，A對；小球運(yùn)動(dòng)過程中，受重力和洛倫茲力的作用，且合力不為零，所以小球運(yùn)動(dòng)過程中的速度變化，B錯(cuò)；小球受到的重力不變，洛倫茲力時(shí)刻變化，則合力時(shí)刻變化，加速度時(shí)刻變化，C錯(cuò)；洛倫茲力永不做功，D錯(cuò)．

答案：B

思維提升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(dòng)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(dòng)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．2．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(dòng)電荷不做功．考點(diǎn)二

勻速直線勻速圓周

【關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階】1．帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)的常見情形(1)直線邊界(進(jìn)出磁場具有對稱性，如圖所示)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)(3)圓形邊界①圓形邊界的對稱性：粒子沿半徑方向進(jìn)入有界圓形磁場區(qū)域時(shí)，出射時(shí)速度方向的反向延長線必經(jīng)過該區(qū)域圓的圓心，如圖甲．②若粒子射入磁場時(shí)速度方向與入射點(diǎn)對應(yīng)半徑夾角為θ，則粒子射出磁場時(shí)速度方向與出射點(diǎn)對應(yīng)半徑夾角也為θ，如圖乙．2．圓心的確定方法方法一若已知粒子軌跡上的兩點(diǎn)的速度方向，則可根據(jù)洛倫茲力F⊥v，分別確定兩點(diǎn)處洛倫茲力F的方向，其交點(diǎn)即為圓心，如圖(a)；方法二若已知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)和其中某一點(diǎn)的速度方向，則可作出此兩點(diǎn)的連線(即過這兩點(diǎn)的圓弧的弦)的中垂線，中垂線與速度垂線的交點(diǎn)即為圓心，如圖(b)．

考向1帶電粒子在直線邊界磁場中運(yùn)動(dòng)例1(多選)[2024·九省聯(lián)考黑龍江、吉林卷]空間中存在垂直于xOy平面的磁場，x＝a兩側(cè)的勻強(qiáng)磁場方向相反，x＞a區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為x＜a區(qū)域的2倍．不同帶電粒子以速率v0由原點(diǎn)沿xOy平面射入該磁場，則粒子的軌跡可能為下圖中的(

)答案：ABD

考向2帶電粒子在圓形邊界磁場中運(yùn)動(dòng)例2(多選)[2023·全國甲卷]光滑剛性絕緣圓筒內(nèi)存在著平行于軸的勻強(qiáng)磁場，筒上P點(diǎn)開有一個(gè)小孔，過P的橫截面是以O(shè)為圓心的圓，如圖所示．一帶電粒子從P點(diǎn)沿PO射入，然后與筒壁發(fā)生碰撞．假設(shè)粒子在每次碰撞前、后瞬間，速度沿圓上碰撞點(diǎn)的切線方向的分量大小不變，沿法線方向的分量大小不變、方向相反；電荷量不變．不計(jì)重力．下列說法正確的是(

)A．粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能通過圓心OB．最少經(jīng)2次碰撞，粒子就可能從小孔射出C．射入小孔時(shí)粒子的速度越大，在圓內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短D.每次碰撞后瞬間，粒子速度方向一定平行于碰撞點(diǎn)與圓心O的連線答案：BD解析：假設(shè)粒子帶負(fù)電，第一次從A點(diǎn)和筒壁發(fā)生碰撞如圖，O1為圓周運(yùn)動(dòng)的圓心由幾何關(guān)系可知∠O1AO為直角，即粒子此時(shí)的速度方向?yàn)镺A，說明粒子在和筒壁碰撞時(shí)速度會(huì)反向，由圓的對稱性在其它點(diǎn)撞擊同理，D正確；

假設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)過程過O點(diǎn)，則過P點(diǎn)的速度的垂線和OP連線的中垂線是平行的不能交于一點(diǎn)確定圓心，由圓形對稱性撞擊筒壁以后的A點(diǎn)的速度垂線和AO連線的中垂線依舊平行不能確定圓心，則粒子不可能過O點(diǎn)，A錯(cuò)誤；由題意可知粒子射出磁場以后的圓心組成的多邊形應(yīng)為以筒壁的內(nèi)接圓的多邊形，最少應(yīng)為