【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復習 第8章第二節(jié) 磁場對運動電荷的作用課件 大綱人教

第二節(jié)磁場對運動電荷的作用

課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第二節(jié)磁場對運動電荷的作用基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、洛倫茲力1．定義：_____電荷在磁場中所受的力．2．大小(1)v∥B時，F(xiàn)＝___.(2)v⊥B時，F(xiàn)＝____.(3)v與B夾角為θ時，F(xiàn)＝_________.運動0qvBqvBsinθ3．方向(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷_________或負電荷_______________．(2)方向特點：F⊥B，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)．由于F始終_______v的方向，故洛倫茲力永不做功．特別提示：當電荷的運動方向與磁場方向不垂直時，高中階段不要求掌握．運動方向運動的反方向B、v垂直于二、帶電粒子在磁場中的運動1．若v∥B，帶電粒子以入射速度v做__________運動．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___________運動．勻速直線勻速圓周課堂互動講練一、對洛倫茲力的理解1．洛倫茲力和安培力的關(guān)系洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．2．洛倫茲力方向的特點(1)洛倫茲力的方向與電荷運動的方向和磁場方向都垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場方向確定的平面．(2)當電荷運動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化．(3)用左手定則判定負電荷在磁場中運動所受的洛倫茲力時，要注意將四指指向電荷運動的反方向．3．洛倫茲力與電場力的比較特別提醒醒：(1)洛倫茲力力方向與與速度方方向一定定垂直，，而電場場力的方方向與速速度方向向無必然然聯(lián)系．．(2)安培力是是洛倫茲茲力的宏宏觀表現(xiàn)現(xiàn)，但各各自的表表現(xiàn)形式式不同，，洛倫茲茲力對運運動電荷荷永遠不不做功，，而安培培力對通通電導線線可做正正功，可可做負功功，也可可不做功功．即時應(yīng)用用(即時突破破，小試試牛刀)1.以下說法法正確的的是()A．電荷處處于電場場中一定定受到電電場力B．運動電電荷在磁磁場中一一定受到到洛倫茲茲力C．洛倫茲茲力對運運動電荷荷一定不不做功D．洛倫茲茲力可以以改變運運動電荷荷的速度度方向和和速度大大小解析：選AC.電荷在電電場中一一定受電電場力，，故A對．電荷荷在磁場場中運動動，且速速度方向向不平行行于磁感感線時，，才受到到洛倫茲茲力的作作用，B錯誤．洛洛倫茲力力的方向向總是垂垂直于電電荷的速速度方向向，不做做功，它它只改變變速度的的方向，，不改變變速度的的大小，，C正確，D錯誤．二、帶電電粒子在在有界勻勻強磁場場中的運運動分析析1．確定圓圓心的兩兩種方法法(1)已知入射射方向和和出射方方向時，，可通過過入射點點和出射射點分別別作垂直直于入射射方向和和出射方方向的直直線，兩兩條直線線的交點點就是圓圓弧軌道道的圓心心(如圖8－2－1甲所示，，P為入射點點，M為出射點點)．圖8－2－1(2)已知入射射方向和和出射點點的位置置時，可可以通過過入射點點作入射射方向的的垂線，，連接入入射點和和出射點點，作其其中垂線線，這兩兩條垂線線的交點點就是圓圓弧軌道道的圓心心(如圖乙所所示，P為入射點點，M為出射點點)．2．半徑的的確定用幾何知知識(勾股定理理、三角角函數(shù)等等)求出半徑徑大?。?．帶電粒粒子在勻勻強磁場場中運動動的解題題法——三步法(1)畫軌跡：：即確定定圓心，，用幾何何方法求求半徑并并畫出軌軌跡．(2)找聯(lián)系：：軌道半半徑與磁磁感應(yīng)強強度、運運動速度度相聯(lián)系系，偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角度與與圓心角角、運動動時間相相聯(lián)系，，在磁場場中運動動的時間間與周期期相聯(lián)系系．(3)用規(guī)律：：即牛頓頓第二定定律和圓圓周運動動的規(guī)律律，特別別是周期期公式、、半徑公公式．5．帶電電粒子子在常常見有有界磁磁場區(qū)區(qū)域的的運動動軌跡跡(1)直線邊邊界(進出磁磁場具具有對對稱性性，如如圖8－2－2所示)圖8－2－2(2)平行邊邊界(存在臨臨界條條件，，如圖圖8－2－3所示)圖8－2－3(3)圓形邊邊界(沿徑向向射入入必沿沿徑向向射出出，如如圖8－2－4所示)圖8－2－4即時應(yīng)應(yīng)用(即時突突破，，小試試牛刀刀)2．如圖圖8－2－5所示，，在第第Ⅰ象限內(nèi)內(nèi)有垂垂直于于紙面面向里里的勻勻強磁磁場，，一對對正、、負電電子分分別以以相同同速率率與x軸成30°°角的方方向從從原點點射入入磁場場，則則正、、負電電子在在磁場場中運運動的的時間間之比比為()圖8－2－5三、帶帶電粒粒子在在磁場場中運運動的的多解解問題題1．帶電電粒子子電性性不確確定形形成多多解受洛倫倫茲力力作用用的帶帶電粒粒子，，可能能帶正正電，，也可可能帶帶負電電，在在相同同的初初速度度的條條件下下，正正、負負粒子子在磁磁場中中運動動軌跡跡不同同，形形成多多解．．如圖8－2－6，帶電電粒子子以速速率v垂直進進入勻勻強磁磁場，，如帶帶正電電，其其軌跡跡為a，如帶負電電，其軌跡跡為b.圖8－2－62．磁場方向向不確定形形成多解有些題目只只告訴了磁磁感應(yīng)強度度的大小，，而未具體體指出磁感感應(yīng)強度的的方向，此此時必須要要考慮磁感感應(yīng)強度方方向不確定定而形成的的多解．如圖8－2－7，帶正電粒粒子以速率率v垂直進入勻勻強磁場，，如B垂直紙面向向里，其軌軌跡為a，如B垂直紙面向向外，其軌軌跡為b.圖8－2－73．臨界狀態(tài)態(tài)不唯一形形成多解帶電粒子在在洛倫茲力力作用下飛飛越有界磁磁場時，由由于粒子運運動軌跡是是圓弧狀，，因此，它它可能穿過過去了，也也可能轉(zhuǎn)過過180°從入射界面面這邊反向向飛出，如如圖8－2－8所示，于是是形成了多多解．圖8－2－84．運動的周周期性形成成多解帶電粒子在在部分是電電場，部分分是磁場的的空間運動動時，運動動往往具有有往復性，，從而形成成多解．如如圖8－2－9所示．圖8－2－9即時應(yīng)用(即時突破，，小試牛刀刀)3．長為L的水平極板板間，有垂垂直紙面向向里的勻強強磁場，如如圖8－2－10所示，，磁感感應(yīng)強強度為為B，板間間距離離為L，板不不帶電電．一一質(zhì)量量為m、電荷荷量為為q帶正電電的粒粒子(不計重重力)，從左左邊極極板間間中點點處垂垂直磁磁感線線以速速度v水平射射入磁磁場，，欲使使粒子子不打打在極極板上上，可可采用用的方方法是是()圖8－2－10(2010年高考考重慶慶卷)如圖8－2－11所示，，矩形形MNPQ區(qū)域內(nèi)內(nèi)有方方向垂垂直于于紙面面的勻勻強磁磁場，，有5個帶電電粒子子從圖圖中箭箭頭所所示位位置垂垂直于于磁場場邊界界進入入磁場場，在在紙面面內(nèi)做勻速速圓周周運動動，運運動軌軌跡為相應(yīng)應(yīng)的圓圓?。@些些粒子子的質(zhì)量量、、電電荷荷量量以以及及速速度度大大小小如下下表表所所示示.題型一粒子運動徑跡的分析及判定例1經(jīng)典題型探究圖8－2－11粒子編號質(zhì)量電荷量(q＞0)速度大小1m2qv22m2q2v33m－3q3v42m2q3v52m－qv由以以上上信信息息可可知知，，從從圖圖中中a、b、c處進進入入的的粒粒子子對對應(yīng)應(yīng)表表中中的的編編號號分分別別為為()A．3、5、4B．4、2、5C．5、3、2D．2、4、5又據(jù)據(jù)題題圖圖可可知知有有3種粒粒子子的的電電性性相相同同(包括括a、b)，另另兩兩種種粒粒子子的的電電性性也也相相同同(包括括c)，但但與與前前3種的的電電性性相相反反，，綜綜合合以以上上情情況況可可知知，，只只有有選選項項D正確確．．【答案案】D變式式訓訓練練(2009年高高考考安安徽徽理理綜綜卷卷)如圖8－2－12是科學史史上一張張著名的的實驗照照片，顯顯示一個個帶電粒粒子在云云室中穿穿過某種種金屬板板運動的的徑跡．．云室放放置在勻勻強磁場場中，磁磁場方向向垂直照照片向里里．云室室中橫放放的金屬屬板對粒粒子的運運動起阻阻礙作用用．分析析此徑跡跡可知粒粒子()A．帶正電，由由下往上運動動B．帶正電，由由上往下運動動C．帶負電，由由上往下運動動D．帶負電，由由下往上運動動圖8－2－12解析：選A.由題圖可以看看出，上方的的軌跡半徑小小，說明粒子子的速度小，，所以粒子是是從下方往上上方運動；再再根據(jù)左手定定則，可以判判定粒子帶正正電，故選A.題型二粒子在有界磁場中的運動分析例2(1)粒子在磁場中中做圓周運動動的半徑R及粒子的比荷荷q/m；(2)此時刻仍在磁磁場中的粒子子的初速度方方向與y軸正方向夾角角的取值范圍圍；(3)從粒子發(fā)射到到全部粒子離離開磁場所用用的時間．圖8－2－13圖8－2－14圖8－2－15【方法技巧】(1)粒子剛好穿出出磁場邊界的的條件是帶電電粒子在磁場場中運動的軌軌道與邊界相相切．(2)當速度v一定時，弧長長(或弦長)越長，圓心角角越大，則帶帶電粒子在有有界磁場中運運動的時間越越長．(滿分樣板12分)(2011年蘇州模擬)如圖8－2－16甲所示，M、N為豎直放置彼彼此平行的兩兩塊平板，板板間距離為d，兩板中央各各有一個小孔孔O、O′正對，在兩板板間有垂直于于紙面方向的的磁場，磁感感應(yīng)強度隨時時間的變化如如圖乙所示，，設(shè)垂直紙面面向里的磁場場方向為正方方向．有一群群正離子在t