高考物理復(fù)習(xí)：磁場對運動電荷的作用課件

一【考情報告】二【思維診斷】三【小題慢練】四【典例剖析】典1典2典3第2講磁場對運動電荷的作用電場力和洛倫茲力總結(jié)提升考點1

對洛倫茲力的理解變式考點2

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中

的運動問題變式難點：考點3

帶電粒子在磁場中運動的多解問題典4一【考情報告】考綱考情三年19考高考指數(shù)：★★★★★1.洛倫茲力、洛倫茲力的方向Ⅰ2.洛倫茲力公式Ⅱ3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動Ⅱ【思維診斷】(1)洛倫茲力和安培力是性質(zhì)完全不同的兩種力。(

)(2)粒子在只受到洛倫茲力作用時運動的動能不變。(

)(3)運動電荷進(jìn)入磁場后(無其他力作用)可能做勻速直線運動。(

)(4)帶電粒子只要速度大小相同,所受洛倫茲力就相同。(

)(5)一個帶電粒子,在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動的周期與速度的大小無關(guān)。(

)(6)根據(jù)周期公式T=得出T與v成反比。(

)×√√×√×3.如圖所示,MN板兩側(cè)都是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,方向如圖所示,帶電粒子(不計重力)從a位置以垂直B方向的速度v開始運動,依次通過小孔b、c、d,已知ab=bc=cd,粒子從a運動到d的時間為t,則粒子的比荷為(

)4.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m,電荷量為+q的帶電粒子,以不同的初速度兩次從O點垂直于磁感線和磁場邊界向上射入勻強(qiáng)磁場,在洛倫茲力作用下分別從M、N兩點射出磁場,測得OM∶ON=3∶4,粒子重力不計,則下列說法中正確的是(

)A.兩次帶電粒子在磁場中經(jīng)歷的時間之比為3∶4B.兩次帶電粒子在磁場中運動的路程長度之比為3∶4C.兩次帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力大小之比為3∶4D.兩次帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力大小之比為4∶3考點1

對洛倫茲力的理解1.對洛倫茲力的理解：(1)洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷的速度方向,所以洛倫茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小,即洛倫茲力永不做功。(2)當(dāng)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)用左手定則判斷負(fù)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。2.洛倫茲力和安培力的比較：(1)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(dǎo)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)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。(3)安培力可以做功,而洛倫茲力對運動電荷不做功。3\洛倫茲力與電場力的比較：【變式訓(xùn)練】(多選)如圖所示,ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道,其中AB為傾斜直軌道,BC為與AB相切的圓形軌道,并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里。質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個小球中,甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電?，F(xiàn)將三個小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放,都恰好通過圓形軌道的最高點,則(

)A.經(jīng)過最高點時,三個小球的速度相等B.經(jīng)過最高點時,甲球的速度最小C.甲球的釋放位置比乙球的高D.運動過程中三個小球的機(jī)械能均保持不變考點2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動問題1.圓心的確定：(2)已知入射方向和出射點的位置時,可以通過入射點作入射方向的垂線,連接入射點和出射點,作其中垂線,這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心。如圖乙所示,P為入射點,M為出射點。(1)已知入射方向和出射方向時,可通過入射點和出射點作垂直于入射方向和出射方向的直線,兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心,如圖甲所示,圖中P為入射點,M為出射點。2.半徑的確定和計算：利用平面幾何關(guān)系,求出該圓的可能半徑(或圓心角),求解時注意以下幾個重要的幾何特點：(1)粒子速度的偏向角(φ)等于圓心角(α),并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍,如圖,即φ=α=2θ=ωt。(2)相對的弦切角(θ)相等,與相鄰的弦切角(θ′)互補,即θ+θ′=180°。(3)直角三角形的幾何知識(勾股定理)。AB中點C,連接OC,則△ACO、△BCO都是直角三角形。帶電粒子在不同邊界磁場中的運動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圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出)?！镜淅?】(2014·江蘇高考)某裝置用磁場控制帶電粒子的運動,工作原理如圖所示。裝置的長為L,上下兩個相同的矩形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向與紙面垂直且相反,兩磁場的間距為d。裝置右端有一收集板,M、N、P為板上的三點,M位于軸線OO′上,N、P分別位于下方磁場的上、下邊界上。在紙面內(nèi),質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子以某一速度從裝置左端的中點射入,方向與軸線成30°角,經(jīng)過上方的磁場區(qū)域一次,恰好到達(dá)P點。改變粒子入射速度的大小,可以控制粒子到達(dá)收集板上的位置。不計粒子的重力。(1)求磁場區(qū)域的寬度h。(2)欲使粒子到達(dá)收集板的位置從P點移到N點,求粒子入射速度的最小變化量Δv。(3)欲使粒子到達(dá)M點,求粒子入射速度大小的可能值。(3)粒子可能從上方磁場出來后經(jīng)過M點,也可能從下方磁場出來后經(jīng)過M點,假設(shè)粒子共n次經(jīng)過了磁場區(qū)域到達(dá)了M點,此時在磁場中運動的軌道半徑為rn,速度為vn,根據(jù)牛頓第二定律有：qvnB=根據(jù)幾何關(guān)系有：L=2nrnsin30°+解得：vn=【典例3】(2013·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖,半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的橫截面(紙面),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外,一電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場區(qū)域,射入點與ab的距離為R/2

,已知粒子射出磁場與射入磁場時運動方向間的夾角為60°,則粒子的速率為(不計重力)(

)【解題探究】(1)先由_______畫出帶電粒子在圓形區(qū)域磁場中運動的軌跡。(2)再根據(jù)_________求出帶電粒子做圓周運動的半徑即可求出粒子的速率。對稱性幾何關(guān)系考點3帶電粒子在磁場中運動的多解問題1.帶電粒子電性不確定形成多解：受洛倫茲力作用的帶電粒子,由于電性不同,當(dāng)速度相同時,正、負(fù)粒子在磁場中運動軌跡不同,形成多解。如圖甲所示,帶電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,如帶正電,其軌跡為a,如帶負(fù)電,其軌跡為b。2.磁場方向不確定形成多解：有些題目只已知磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,而不知其方向,此時必須要考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定而形成的多解。如圖乙所示,帶正電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,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。3.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時,由于粒子運動軌跡是圓弧狀,因此,它可能穿過去,也可能轉(zhuǎn)過180°從入射界面這邊反向飛出,從而形成多解,如圖丙所示。4.運動的周期性形成多解：帶電粒子在部分是電場,部分是磁場的空間運動時,運動往往具有往復(fù)性,從而形成多解,如圖丁所示?！窘忸}探究】(1)入射的粒子經(jīng)Δt=時間恰能垂直打在P板上,粒子應(yīng)運動_________圓弧。(2)入射的粒子經(jīng)Δt=TB時間恰能垂直打在P板上,粒子應(yīng)連續(xù)運動_____________圓弧。(3)當(dāng)B0=時,如何求運動周期?提示：先計算出粒子圓周運動的周期和半徑