高考物理復(fù)習(xí)專題八磁場(chǎng)第2講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用市賽課公開課一等獎(jiǎng)省課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第2講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用1/50一、洛倫茲力運(yùn)動(dòng)qvB0

1．定義：________電荷在磁場(chǎng)中受到力，叫洛倫茲力． 2．大小 (1)當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，電荷所受洛倫茲力f＝____________. (2)當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行時(shí)，電荷所受洛倫茲力f＝____________.2/503．方向B和v

(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向電流方向，即正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)反方向． (2)特點(diǎn)：f⊥B，f⊥v，即f垂直于_______決定平面．3/50

【基礎(chǔ)檢測(cè)】

1．如圖8-2-1所表示，電子槍射出電子束進(jìn)入示波管，在示波管正下方有豎直放置通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中電子束將()A．向上偏轉(zhuǎn)B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙外偏轉(zhuǎn)D．向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)圖8-2-14/50

解析：由安培定則知，環(huán)形導(dǎo)線在示波管處產(chǎn)生磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，由左手定則可判斷，電子受到洛倫茲力方向向上，A正確．答案：A5/501．速度與磁場(chǎng)平行時(shí)：帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做____________運(yùn)動(dòng)．

2．速度與磁場(chǎng)垂直時(shí)：帶電粒子受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線平面內(nèi)以入射速度v做___________運(yùn)動(dòng)．

二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)勻速圓周qvB勻速直線6/50

【基礎(chǔ)檢測(cè)】

2．質(zhì)量和電荷量都相等帶電粒子M和N，以不一樣速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行半圓軌跡如圖

)8-2-2中虛線所表示．以下表述正確是( A．M帶負(fù)電，N帶正電 B．M速率小于N速率 C．洛倫茲力對(duì)M、N做正功 D．M運(yùn)行時(shí)間大于N運(yùn)行時(shí)間

答案：A圖8-2-27/50考點(diǎn)1對(duì)洛倫茲力了解⊙重點(diǎn)歸納1．分析洛倫茲力要注意以下幾點(diǎn)(1)判斷洛倫茲力方向要注意區(qū)分正、負(fù)電荷．(2)洛倫茲力方向隨電荷運(yùn)動(dòng)方向而改變．(3)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中不一定受洛倫茲力作用．(4)洛倫茲力一定不做功．8/502．洛倫茲力與安培力聯(lián)絡(luò)及區(qū)分(1)安培力是洛倫茲力宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)力，都是磁場(chǎng)力．(2)安培力能夠做功，而洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功．3．洛倫茲力與電場(chǎng)力比較物理量洛倫茲力電場(chǎng)力產(chǎn)生條件v≠0且v不與B平行電荷處于電場(chǎng)中大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向與場(chǎng)方向關(guān)系一定是F⊥B，F(xiàn)⊥v正電荷受力與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷受力與電場(chǎng)方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功，也可能不做功9/50【考題題組】1．以下關(guān)于洛倫茲力說(shuō)法中，正確是()

A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同 B．假如把＋q改為－q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力大小、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)動(dòng)能、速度均不變

答案：B10/5011/50圖8-2-3A．小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)B．小球一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．小球?qū)ψ烂鎵毫ο葴p小后增大D．小球?qū)ψ烂鎵毫σ恢痹谠龃蟠鸢福築D12/50考點(diǎn)2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

⊙重點(diǎn)歸納

1．圓心確實(shí)定 (1)基本思緒：與速度方向垂直直線和圖中弦中垂線一定過(guò)圓心． (2)兩種情形 ①已知入射方向和出射方向時(shí)，可經(jīng)過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向直線，兩條直線13/50圖8-2-414/502．運(yùn)動(dòng)軌跡與磁場(chǎng)邊界關(guān)系(1)剛好穿出磁場(chǎng)邊界條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡與邊界相切．(2)當(dāng)速率v一定時(shí)，弧長(zhǎng)越長(zhǎng)，軌跡對(duì)應(yīng)圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)．(3)圓周運(yùn)動(dòng)中相關(guān)對(duì)稱規(guī)律①?gòu)耐恢本€邊界射入粒子，再?gòu)倪@一邊界射出時(shí)，速度與邊界夾角相等．②在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入粒子，必沿徑向射出．15/5016/505．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)程序解題法——三步法(1)畫軌跡：即確定圓心，用幾何方法求半徑并畫出軌跡．

(2)找聯(lián)絡(luò)：軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)絡(luò)，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)絡(luò)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間與周期相聯(lián)絡(luò)．(3)用規(guī)律：即利用牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，尤其是周期公式、半徑公式．17/50考向1圓形磁場(chǎng)區(qū)域

(1)圓形邊界中，若帶電粒子沿徑向射入必沿徑向射出，如圖8-2-5所表示，軌跡圓與區(qū)域圓形成相交圓，巧用幾何關(guān)系處理． 圖8-2-5 (2)帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中不沿徑向射入或射出，軌跡圓與區(qū)域圓相交，抓住兩圓心，巧用對(duì)稱性處理．18/50圖8-2-619/5020/50直線邊界(進(jìn)、出磁場(chǎng)含有對(duì)稱性，如圖8-2-

考向27所表示)甲丙

乙圖8-2-721/50

【考題題組】

4.(多項(xiàng)選擇)如圖8-2-8所表示，兩個(gè)初速度大小相同同種離子a和b，從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最終)圖8-2-8打到屏P上，不計(jì)重力，以下說(shuō)法正確有( A．a(chǎn)、b均帶正電 B．a(chǎn)在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間比b短 C．a(chǎn)在磁場(chǎng)中飛行旅程比b短 D．a(chǎn)在P上落點(diǎn)與O點(diǎn)距離比b近22/5023/50考向3平行邊界(存在臨界條件，如圖8-2-9所表示)甲丙

乙圖8-2-924/505．(年湖南長(zhǎng)沙模擬)如圖8-2-10所表示，一個(gè)理想邊界為PQ、MN勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)寬度為d，方向垂直紙面向里．一電子從O點(diǎn)沿紙面垂直PQ以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)．若電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌道半徑為2d.O′在MN上，且OO′與MN垂直．以下判斷正確是(

)【考題題組】25/50圖8-2-1026/50圖D4927/50考點(diǎn)3帶電粒子在有界磁場(chǎng)中臨界極值問(wèn)題

⊙重點(diǎn)歸納

帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)常碰到穿出不穿出磁場(chǎng)、速度大小、時(shí)間長(zhǎng)短等問(wèn)題，這就是臨界極值問(wèn)題．處理這類問(wèn)題關(guān)鍵是：尋找臨界點(diǎn)．

28/50

(2)當(dāng)速度v大小一定時(shí)，弧長(zhǎng)(或弦長(zhǎng))越長(zhǎng)，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)(旋轉(zhuǎn)圓)． (3)當(dāng)速度v大小改變時(shí)，圓心角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)(縮放圓)．

1．尋找臨界點(diǎn)方法 (1)剛好穿出磁場(chǎng)邊界條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡與邊界相切．29/50 2．解題方法

(1)確定臨界狀態(tài)：以題目中“恰好”“最大”“最高”“最少”等關(guān)鍵性詞語(yǔ)為突破口，確定臨界狀態(tài)． (2)定圓心、畫軌跡、求半徑，尋找臨界極值出現(xiàn)條件．(3)利用適當(dāng)物理規(guī)律和數(shù)學(xué)方法求解．30/50

【考題題組】

6．(年新課標(biāo)Ⅲ卷)平面

OM和平面

ON

之間夾角為30°，其橫截面(紙面)如圖8-2-11所表示，平面OM上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外．一帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為q(q>0)．粒子沿紙面以大小為v速度從OM某點(diǎn)向左上方射入磁場(chǎng)，速度與OM成30°角．已知該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡與ON只有一個(gè)交點(diǎn)，并從OM上另一點(diǎn)射出磁場(chǎng)．不計(jì)重力．粒子離開磁場(chǎng)出射點(diǎn)到兩平面交線O距離為()31/50圖8-2-1132/50圖D50答案：D33/50

7．(多項(xiàng)選擇)如圖8-2-12所表示，M、N為兩塊帶等量異種電荷平行金屬板，兩板間電壓可取從零到某一最大值之間任意值．靜止帶電粒子帶電荷量為＋q，質(zhì)量為m(不計(jì)重力)，從點(diǎn)P經(jīng)電場(chǎng)加速后，從小孔Q進(jìn)入N板右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，CD為磁場(chǎng)邊界上一絕緣板，它與N板夾角為θ＝30°，孔Q到板下端C距離為L(zhǎng)，當(dāng)M、N兩板間電壓取最大值時(shí)，粒子恰垂直打在CD板上，則()34/50圖8-2-1235/5036/50圖D5137/50考點(diǎn)4帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)多解問(wèn)題帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)多解模型類型分析圖例帶電粒子電性不確定受洛倫茲力作用帶電粒子，可能帶正電荷，也可能帶負(fù)電荷，在相同初速度下，正、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不一樣，形成多解；如右圖，帶電粒子以速度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b38/50(續(xù)表）類型分析圖例磁場(chǎng)方向不確定在只知道磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，而未詳細(xì)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多解；如右圖，帶正電粒子以速度v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若B垂直紙面向里，其軌跡為a，若B垂直紙面向外，其軌跡為b臨界狀態(tài)不唯一帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí)，因?yàn)榱Ｗ舆\(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀，所以，它可能穿過(guò)磁場(chǎng)，也可能轉(zhuǎn)過(guò)180°從入射界面反向飛出，如右圖，于是形成多解運(yùn)動(dòng)具有周期性帶電粒子在部分是電場(chǎng)、部分是磁場(chǎng)空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往含有周期性，如右圖，因而形成多解39/508．如圖8-2-13所表示，在某裝置中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于xOy所在紙面向外．某時(shí)刻在x＝l0，y＝0處，一質(zhì)子沿y軸負(fù)方向進(jìn)入磁場(chǎng)；同一時(shí)刻，在x＝－l0，y＝0處，一個(gè)α粒子(氦原子核)進(jìn)入磁場(chǎng)，速度方向與磁場(chǎng)垂直．不考慮質(zhì)子與α粒子相互作用．設(shè)質(zhì)子p質(zhì)量為m，電量為e.求：(1)假如質(zhì)子經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，它速度為多大？(2)假如α粒子與質(zhì)子在坐標(biāo)原點(diǎn)相遇，α粒子速度應(yīng)為何值？方向怎樣？【考題題組】40/50圖8-2-1341/5042/50圖D5243/5044/50易錯(cuò)點(diǎn)混同運(yùn)動(dòng)半徑