第八章磁場課件

第八章磁場課件第一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四考綱點(diǎn)擊備考導(dǎo)讀1.磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感線Ⅰ2.通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向Ⅰ3.安培力、安培力的方向Ⅰ4.勻強(qiáng)磁場中的安培力Ⅱ5.洛倫茲力、洛倫茲力的方向Ⅰ6.洛倫茲力的公式Ⅱ7.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動Ⅱ8.質(zhì)譜儀和回旋加速器Ⅰ1.本章知識概念不多，但綜合性強(qiáng)，求解本章問題要注意分析粒子的受力情景、運(yùn)動情景和能量情景，依據(jù)受力和初始條件來確定粒子的運(yùn)動情況，結(jié)合運(yùn)動情況充分利用數(shù)學(xué)幾何知識求解相關(guān)問題．其中安培力的計(jì)算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形；洛倫茲力的計(jì)算只限于速度與磁場方向垂直的情形。2.縱觀近幾年高考題可以看出涉及本章知識的題目年年都有，考查最多的是與洛倫茲力有關(guān)的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場或復(fù)合場中的運(yùn)動，本章知識常與電場、恒定電流以及電磁感應(yīng)、交流電流等知識緊密聯(lián)系、綜合考查，是高考的熱點(diǎn).第二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第1節(jié)磁場的描述磁場對電流的作用一、磁場的性質(zhì)1.來源：磁場是存在于磁體、電流_和運(yùn)動電荷周圍的一種特殊物質(zhì)．2.基本性質(zhì)：磁場對放入磁場中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有_磁場力_的作用．3.方向：磁場中某點(diǎn)的磁場方向?yàn)樵擖c(diǎn)小磁針__N極____所受磁場力的方向．二、磁場的描述1.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)意義：描述磁場強(qiáng)弱的物理量．(2)定義：B＝____，式中通電直導(dǎo)線I與磁場方向垂直．(3)方向：小磁針靜止時(shí)_N極_所指的方向．第三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四條形磁鐵蹄形磁鐵第四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.地磁場第五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四4.幾種常見電流周圍的磁場分布直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處________磁場與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為______磁場，管外為非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場______安培定則第六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四立體圖橫截面圖縱截面圖第七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四四、磁場對電流的作用1.安培力的大小安培力F＝_BIL_______，如圖所示，θ為B與I的夾角．(1)當(dāng)B與I垂直時(shí)：安培力最大，F(xiàn)＝BIL.(2)當(dāng)B與I平行時(shí)：安培力最小，F(xiàn)＝0.第八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四3.磁電式電流表線圈如圖放置，磁場方向總沿著______均勻輻射地分布，在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小總是______的，線圈在安培力及螺旋彈簧彈力作用下平衡，線圈轉(zhuǎn)過的角度與所通過的電流成正比．第十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四對磁感強(qiáng)度及磁感線的理解第十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的比較第十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四3.對磁感線的理解(1)磁感線的特點(diǎn)①磁感線是為了形象地描述磁場而人為假設(shè)的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實(shí)曲線.②磁感線在磁體(螺線管)外部由N極到S極，內(nèi)部由S極到N極，是閉合曲線．③磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線較密的地方磁場較強(qiáng)，磁感線較疏的地方磁場較弱．④磁感線上任何一點(diǎn)的切線方向，都跟該點(diǎn)的磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度)方向一致．⑤磁感線不能相交．(2)磁感線和電場線的比較第十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四磁感線電場線不同點(diǎn)閉合曲線起始于正電荷，終止于負(fù)電荷相似點(diǎn)引入目的形象描述場而引入的假想線，實(shí)際并不存在疏密程度反映場的強(qiáng)弱切線方向表示場的方向是否相交不能相交(電場中無電荷的空間是不相交的)第十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四【點(diǎn)撥】正確理解磁感應(yīng)強(qiáng)度(由磁場本身決定)和安培力(F＝BILsinθ)的決定因素．第十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場強(qiáng)弱的物理量，磁場中的某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)確定的值，它由磁場本身決定的，與磁場中是否有通電導(dǎo)體，及導(dǎo)體的長度，電流強(qiáng)度的大小，以及磁場作用力的大小無關(guān)，A錯(cuò)誤．若電流方向與磁場方向在一條直線上，通電導(dǎo)體將不受到磁場力的作用，因此在某處磁場力為零，并不能說明該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，B錯(cuò)誤．通電導(dǎo)體受到磁場力的方向垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，C錯(cuò)誤．通電導(dǎo)體處在一個(gè)沒有磁場的空間，當(dāng)然不受磁場力的作用，D正確．答案：D第十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四解析：A選項(xiàng)根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義A選項(xiàng)正確．B選項(xiàng)通電導(dǎo)線(電流I)與磁場平行時(shí)，磁場力為零，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．C選項(xiàng)通電導(dǎo)線(電流I)必須與磁場垂直，C選項(xiàng)錯(cuò)誤．D選項(xiàng)B與F方向一定垂直，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：A第十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動要判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動，首先必須清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況，然后才能結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向．現(xiàn)對幾種常用的方法列表比較如下：電流元分析法把整段電流等效為多段很小的直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力方向，最后確定運(yùn)動方向特殊位置分析法把通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后判斷其所受安培力方向，從而確定運(yùn)動方向轉(zhuǎn)換研究對象法因?yàn)殡娏髦g、電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，因此，定性分析磁體在力的作用下如何運(yùn)動的問題，可先分析電流在磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律確定磁體所受作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向等效法環(huán)形電流和小磁針的磁場形式相同，可以相互等效；通電螺線管和條形磁鐵的磁場形式相同可以相互等效結(jié)論法對于兩平行直線導(dǎo)體，同向電流相互吸引，異向電流相互排斥第十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四如圖所示，把一通電直導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動，當(dāng)導(dǎo)線通過電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動情況是(從上往下看)()A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)下降B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)上升C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)下降D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)上升第十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四解析：(1)電流元受力分析法：把直線電流等效為AO、BO兩段電流元，蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元受安培力方向如圖所示．可見電線將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動．第二十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四(2)特殊位置分析法：選導(dǎo)線轉(zhuǎn)動90°的特殊位置(如圖的虛線位置)來分析，判定安培力方向向下．故導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的同時(shí)向下運(yùn)動，所以C正確．答案：C點(diǎn)睛筆記判斷通電導(dǎo)線(或線圈)在安培力作用下的運(yùn)動方向時(shí),可以有多種方法,具體選用哪一種,可以視情況而定.在本題中,除了已用到的兩種方法外,還可以應(yīng)用“轉(zhuǎn)換研究對象法”,即假設(shè)導(dǎo)線固定不動,判斷出蹄形磁鐵的N、S極受力方向,從而確定蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動方向,再根據(jù)實(shí)際情況,將結(jié)論反過來即可．第二十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.(2010·晉江高三月考)如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用細(xì)線掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面．當(dāng)線圈內(nèi)通過如圖所示的電流時(shí)，線圈將怎樣運(yùn)動？解析：(1)等效分析法：把環(huán)形電流等效成圖(a)所示的條形磁鐵，可見兩條磁鐵只是相互吸引而沒有轉(zhuǎn)動．即線圈內(nèi)磁鐵平移．(2)結(jié)論分析法：把條形磁鐵等效成圖(b)所示的環(huán)形電流，由圖可見兩電流方向相同，故兩環(huán)形電流沒有轉(zhuǎn)動，只是相互吸引，即線圈將向磁鐵平移．答案：見解析第二十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四安培力的應(yīng)用1.安培力的大小常用公式F＝BIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時(shí)要滿足：(1)B與L垂直；(2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度；如彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連線段的長度(如圖所示)．相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力的矢量和為零．(3)B并非一定是勻強(qiáng)磁場，但一定是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度值．第二十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四質(zhì)量為m、長度為L的導(dǎo)體棒MN靜止于水平導(dǎo)軌上，通過MN的電流為I，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向下，如圖所示，求棒MN受到的支持力和摩擦力．第二十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四解析：求解此題容易犯的錯(cuò)誤是認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度B與棒MN斜交成θ角．實(shí)際上盡管磁感線與平面成θ角，但磁場方向與棒MN仍是垂直的．由左手定則判斷安培力的方向時(shí)，要注意安培力的方向既垂直于電流方向又垂直于磁場方向，即垂直于電流方向和磁場方向所決定的平面，棒MN受力分析如圖所示．第二十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四點(diǎn)睛筆記(1)解決有關(guān)通電導(dǎo)體在磁場中的平衡問題，關(guān)鍵是受力分析，只不過比純力學(xué)中的平衡問題要多考慮一個(gè)安培力.(2)畫好輔助圖(如斜面)，標(biāo)明輔助方向(如B的方向、I的方向等)是畫好受力分析圖的關(guān)鍵.(3)由于安培力、電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向之間涉及到三維空間，所以在受力分析時(shí)要善于把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖.答案：BILcosθ＋mg

BILsinθ第二十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四解析：本題考查安培力大小的計(jì)算，導(dǎo)線有效長度為2Lsin30°＝L，所以該V型通電導(dǎo)線受到的安培力大小為BIL，C正確．答案：C第二十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四在本章知識應(yīng)用的過程中，容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤：運(yùn)用安培定則、左手定則判斷磁場方向和載流導(dǎo)線受力情況時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤；運(yùn)用幾何知識時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤；不善于分析多過程的物理問題．如圖甲所示，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場垂直，現(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直于紙面向外的電流，則下列說法正確的是()A.磁鐵對桌面的壓力減小B.磁鐵對桌面的壓力增大C.磁鐵對桌面的壓力不變D.以上說法都不可能【錯(cuò)解】磁鐵吸引導(dǎo)線而使磁鐵、導(dǎo)線對桌面有壓力，選B.第二十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四【答案】A【正解】錯(cuò)在選擇研究對象做受力分析上出現(xiàn)問題，也沒有用牛頓第三定律來分析導(dǎo)線對磁鐵的反作用力作用到哪里．通電導(dǎo)線置于條形磁鐵上方使通電導(dǎo)線置于磁場中如圖乙所示，由左手定則判斷通電導(dǎo)線受到向下的安培力作用，同時(shí)由牛頓第三定律可知，磁鐵對通電導(dǎo)線有向下作用的同時(shí)，通電導(dǎo)線對磁鐵有反作用力，作用在磁鐵上，方向向上，如圖丙．對磁鐵做受力分析，由于磁鐵始終靜止，無通電導(dǎo)線時(shí)，F(xiàn)N＝mg，有通電導(dǎo)線后FN＋F′＝mg，F(xiàn)N＝mg－F′，磁鐵對桌面壓力減小，選項(xiàng)A正確．第二十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第2節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用第三十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第三十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四一、1.運(yùn)動電荷2.Bqvsinθ0Bqv3.左手4.運(yùn)動磁場二、1.勻速直線2.洛倫茲力第三十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四洛倫茲力的理解1.洛倫茲力方向的特點(diǎn)(1)洛倫茲力的方向與電荷運(yùn)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(yùn)動電荷速度方向和磁場方向確定的平面．(2)當(dāng)電荷運(yùn)動方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化．2.洛倫茲力與電場力的比較第三十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四力項(xiàng)目內(nèi)容

洛倫茲力F電場力F性質(zhì)磁場對在其中運(yùn)動的電荷的作用力電場對放入其中電荷的作用力產(chǎn)生條件v≠0且v不與B平行電場中的電荷一定受到電場力的作用大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向與場方向的關(guān)系一定是F⊥B、F⊥v正電荷受力方向與電場方向相同，負(fù)電荷受力方向與電場方向相反第三十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功，也可能不做功力F為零時(shí)場的情況F為零，B不一定為零F為零，E一定為零作用效果只改變電荷運(yùn)動的速度方向，不改變速度大小既可以改變電荷運(yùn)動的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動的方向第三十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四帶電量為＋q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，下面說法中正確的是()A.只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B.如果把＋q改為－q且速度方向反向，大小不變，則洛倫茲力的大小，方向均改變C.洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向不一定與電荷運(yùn)動方向垂直D.粒子只受到洛倫茲力作用，運(yùn)動的動能不變【點(diǎn)撥】(1)洛倫茲力的大小與磁場的強(qiáng)弱、電量的大小、速度的大小和速度方向與磁場方向的夾角都有關(guān)．(2)洛倫茲力的方向用左手定則判斷，與磁場方向、帶電粒子的速度方向及帶電粒子的電性都有關(guān)．(3)洛倫茲力一定與運(yùn)動方向垂直，始終不做功，不改變速度大小，只改變速度方向．第三十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四解析：洛倫茲力的大小與帶電粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度方向和磁場方向的夾角有關(guān)，A錯(cuò)誤．洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子速度方向垂直，與電荷的電性有關(guān)．若電性改變，速度大小不變，方向變?yōu)榉捶较?，則洛倫茲力大小方向均不變，B錯(cuò)誤．洛倫茲力不做功，粒子動能不變，D正確．電荷進(jìn)入磁場時(shí)的速度方向可以與磁場方向成任意夾角，C正確．答案：CD點(diǎn)睛筆記（1）利用左手定則判斷洛倫茲力的方向時(shí)，四指必須與拇指垂直且指向正電荷運(yùn)動的方向，對于負(fù)電荷四指應(yīng)指向負(fù)電荷定向移動的反方向.（2）洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)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).第三十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四1.(2009·廣東理科基礎(chǔ))帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動時(shí)，會受到洛倫茲力的作用．下列表述正確的是()A.洛倫茲力對帶電粒子做功B.洛倫茲力不改變帶電粒子的動能C.洛倫茲力的大小與速度無關(guān)D.洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向解析：根據(jù)洛倫茲力的特點(diǎn)可知洛倫茲力對帶電粒子不做功，A錯(cuò)誤、B正確．根據(jù)F＝qvB，可知大小與速度有關(guān)，C錯(cuò)誤．洛倫茲力的效果就是改變物體的運(yùn)動方向，不改變速度的大小，D錯(cuò)誤．答案：B第三十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四帶電粒子在有理想邊界磁場中的運(yùn)動帶電粒子在有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，其運(yùn)動規(guī)律是洛倫茲力做向心力，解題的關(guān)鍵是畫粒子運(yùn)動的示意圖，確定圓心、半徑及圓心角．1.圓心的確定(1)已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、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，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．第三十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第四十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四(2)平行邊界：存在臨界條件，如圖所示．(3)圓形邊界：沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示．第四十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四5.三步法解題(1)畫軌跡：即確定圓心，用幾何方法求半徑并畫出運(yùn)動軌跡.(2)找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、入射方向、出射方向相聯(lián)系，在磁場中運(yùn)動的時(shí)間與周期相聯(lián)系．(3)用規(guī)律：即牛頓第二定律和圓周運(yùn)動的規(guī)律，特別是周期公式和半徑公式.第四十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四(2010·曲阜模擬)如圖所示，在y＜0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xOy平面并指向紙面外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一帶正電的粒子以速度v0從O點(diǎn)射入磁場，入射方向在xOy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為θ，不計(jì)重力．若粒子射出磁場的位置與O點(diǎn)的距離為l，求該粒子的比荷？【點(diǎn)撥】畫出粒子的運(yùn)動軌跡，利用圓周運(yùn)動規(guī)律和幾何知識求出粒子的比荷．第四十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四解析：如圖所示，帶正電的粒子射入磁場后，由于受到洛倫茲力的作用，粒子將沿圖虛線所示的軌跡運(yùn)動，從A點(diǎn)射出磁場，O、A間的距離為l，射出磁場時(shí)速度的大小仍為v0，射出的方向與x軸的夾角仍為θ.第四十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四點(diǎn)睛筆記求解帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動問題時(shí)，要特別注意對稱規(guī)律的應(yīng)用.(1)直線邊界：從同一邊界射入的粒子又從同一邊界射出時(shí)，速度方向與邊界的夾角相等.(2)圓邊界：沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域內(nèi)的帶電粒子，必定沿半徑方向射出.第四十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四答案：B第四十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四帶點(diǎn)粒子在磁場中運(yùn)動的多解問題成因分析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，可能帶正電，也可能帶負(fù)電，在相同的初速度的條件下，正、負(fù)粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡不同，形成多解.如圖所示，帶電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，如果帶正電，其軌跡為a；如果帶負(fù)電，其軌跡為b.2.磁場方向不確定形成多解：有些題目只告訴了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，而未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，此時(shí)必須考慮因磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定而形成的多解．如圖所示，帶正電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，如果B垂直于紙面向里，其軌跡為a；如果B垂直于紙面向外，其軌跡為b.第四十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四3.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(shí)，由于粒子運(yùn)動軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過去了，也可能轉(zhuǎn)過180°從入射界面這邊反向飛出，如圖所示，于是形成了多解．4.運(yùn)動的周期性形成多解：帶電粒子在在磁場或部分是電場、部分是磁場的空間運(yùn)動時(shí)，運(yùn)動往往具有周期性，從而形成多解.如圖所示.第四十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四一足夠長的矩形區(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，矩形區(qū)域的左邊界ad寬為L，現(xiàn)從ad中點(diǎn)O垂直于磁場射入一帶電粒子，速度大小為v0方向與ad邊夾角為30°，如圖所示.已知粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m(重力不計(jì)).(1)若粒子帶負(fù)電，且恰能從d點(diǎn)射出磁場，求v0的大?。?2)若粒子帶正電，使粒子能從ab邊射出磁場，求v0的取值范圍以及引范圍內(nèi)粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)間t的范圍.【點(diǎn)撥】(1)按三步法求解第一問的v0.(2)找出從ab邊射出的兩個(gè)臨界狀態(tài)是解第二問的關(guān)鍵．第四十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第五十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四點(diǎn)睛筆記(1)要充分考慮帶電粒子的電性、磁場方向、軌跡及臨界條件的多種可能性,畫出其運(yùn)動軌跡,分階段、分層次地求解.(2)正確作出粒子在磁場中隨磁場變化的運(yùn)動軌跡圖,然后靈活運(yùn)用粒子做圓周運(yùn)動的規(guī)律進(jìn)行解答.還要注意對題目中隱含條件的挖掘,分析不確定因素,力求使解答準(zhǔn)確、完整．3.如圖有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)在長度為L的平行極板間，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子(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，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是()第五十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第五十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四答案：AB第五十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四

如圖所示，帶電粒子在真空環(huán)境中的勻強(qiáng)磁場里按圖示徑跡運(yùn)動．徑跡為互相銜接的兩段半徑不等的半圓弧，中間是一塊薄金屬片，粒子穿過時(shí)有動能損失．試判斷粒子在上、下兩段半圓徑跡中哪段所需時(shí)間較長？(粒子重力不計(jì))第五十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四【答案】上下兩端所需時(shí)間相等第五十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第3節(jié)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動一、復(fù)合場復(fù)合場是指電場、磁場、重力場在同一空間并存，或者是其中兩種場并存的場．帶電粒子在這些復(fù)合場中運(yùn)動時(shí)，可能同時(shí)受到幾種不同性質(zhì)的力的作用．二、三種場力的特點(diǎn)力的特點(diǎn)功和能特點(diǎn)重力場大?。簃g方向：豎直向下__重力做功與_運(yùn)動路徑無關(guān)，與帶電粒子的質(zhì)量m和初、末位置的豎直高度差h有關(guān)；重力做功與_重力勢能的變化量對應(yīng)第五十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四靜電場大?。篍q方向：由場強(qiáng)E的方向和帶電粒子的電性決定電場力做功與運(yùn)動路徑無關(guān)，只與帶電粒子的電荷量和初、末位置的__電勢差_有關(guān)；電場力做的功與粒子_電勢能_的變化量對應(yīng)磁場大?。寒?dāng)v∥B時(shí)，F(xiàn)＝0，當(dāng)v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝Bqv；方向：總是垂直于速度與磁場構(gòu)成的平面洛倫茲力總不做功，不會改變粒子的動能第五十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四三、帶電粒子在復(fù)合場中的幾種典型運(yùn)動裝置原理圖規(guī)律速度選擇器若qv0B＝Eq，即v0＝______，粒子做勻速直線運(yùn)動磁流體發(fā)電機(jī)等離子體射入，受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)電，兩極電壓為U時(shí)穩(wěn)定，，U＝______第五十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第五十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第六十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四帶電粒子在交替出現(xiàn)的電場磁場中的運(yùn)動1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場中可能的運(yùn)動性質(zhì)第六十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中初速度為零做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動保持靜止初速度平行場線做勻變速直線運(yùn)動做勻速直線運(yùn)動初速度垂直場線做勻變速曲線運(yùn)動(類平拋運(yùn)動)做勻速圓周運(yùn)動特點(diǎn)受恒力作用，做勻變速運(yùn)動洛倫茲力不做功，動能不變第六十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”的比較磁偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)情境圖受力特征①v垂直于B時(shí)，F(xiàn)B＝qvB；②v不垂直于B時(shí)，F(xiàn)B<qvB，F(xiàn)B為變力，只改變v的方向無論v是否與E垂直，F(xiàn)E＝qE，F(xiàn)E為恒力第六十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第六十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四(2009·全國卷Ⅱ)如圖，在寬度分別為l1和l2的兩個(gè)毗鄰的條形區(qū)域分別有勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁場方向垂直于紙面向里，電場方向與電、磁場分界線平行向右．一帶正電荷的粒子以速率v從磁場區(qū)域上邊界的P點(diǎn)斜射入磁場，然后以垂直于電、磁場分界線的方向進(jìn)入電場，最后從電場邊界上的Q點(diǎn)射出．已知PQ垂直于電場方向，粒子軌跡與電、磁場分界線的交點(diǎn)到PQ的距離為d.不計(jì)重力，求電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比及粒子在磁場與電場中運(yùn)動時(shí)間之比．【點(diǎn)撥】(1)正確畫出粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡，并通過幾何關(guān)系確定半徑．(2)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動．(3)粒子在電場中做類平拋運(yùn)動．第六十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四解析：本題考查帶電粒子在有界磁場和電場中的運(yùn)動．粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示．由于粒子在分界線處的速度與分界線垂直，圓心O應(yīng)在分界線上，OP長度即為粒子運(yùn)動的圓弧的半徑R.第六十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第六十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四點(diǎn)睛筆記處理這類帶電粒子只在電場、磁場中的運(yùn)動問題,首先應(yīng)分區(qū)域單獨(dú)研究帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做勻變速曲線運(yùn)動(類平拋),在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,然后找出在兩種場的分界線上的兩種運(yùn)動的聯(lián)系即可解決問題.其中,運(yùn)動的合成與分解和幾何關(guān)系的運(yùn)用是解題的關(guān)鍵．第六十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第六十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動1.基本方法和思路(1)認(rèn)識粒子所在區(qū)域中場的組成，一般是電場、磁場、重力場中兩個(gè)場或三個(gè)場的復(fù)合場．(2)正確的受力分析是解題的基礎(chǔ)，除了重力、彈力、摩擦力以外，特別要注意電場力和洛倫茲力的分析，不可遺漏任一個(gè)力．(3)在正確的受力分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)動的分析，注意運(yùn)動情況和受力情況的相互結(jié)合，特別要關(guān)注一些特殊的時(shí)刻所處的特殊狀態(tài)(臨界狀態(tài))．(4)如果粒子在運(yùn)動過程中經(jīng)過不同的區(qū)域受力發(fā)生改變，應(yīng)根據(jù)需要對過程分階段處理．(5)應(yīng)用一些必要的數(shù)學(xué)知識，畫出粒子的運(yùn)動軌跡示意圖，根據(jù)題目的條件和問題靈活選擇不同的物理規(guī)律解題．第七十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.粒子在復(fù)合場中運(yùn)動時(shí)是否考慮重力(1)對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略．而對于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等，一般應(yīng)考慮其重力．(2)在題目中明確說明的按說明要求是否考慮重力．(3)不能直接判斷是否考慮重力的，在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動分析時(shí)，要由分析結(jié)果確定是否考慮重力．第七十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四3.選擇物理規(guī)律的角度：一是力和運(yùn)動角度；二是能量的角度．(1)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中處于靜止或做勻速直線運(yùn)動時(shí)，應(yīng)該從力的平衡角度分析尋找突破口．(2)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻加速直線運(yùn)動時(shí)，可以考慮用牛頓運(yùn)動定律．(3)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，可以考慮應(yīng)用牛頓第二定律并結(jié)合圓周運(yùn)動的相關(guān)規(guī)律求解．(4)當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜的曲線運(yùn)動時(shí)，一般運(yùn)用動能定理或能量守恒規(guī)律求解．(5)對于一些由于特殊狀態(tài)(臨界狀態(tài))所帶來的臨界問題，應(yīng)該充分挖掘臨界狀態(tài)下的特點(diǎn)和隱含條件．注意題目敘述中一些特殊詞語如“恰好”“最大”“剛好”“至少”“最高”“最終”等，往往是解題的突破口，列出相應(yīng)的輔助方程．第七十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第七十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第七十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第七十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第七十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第七十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第七十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第七十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四點(diǎn)睛筆記(1)帶電粒子在復(fù)合場中做變速直線運(yùn)動時(shí)，所受洛倫茲力的大小不斷變化，而洛倫茲力的變化往往引起其他力的變化，從而導(dǎo)致加速度不斷變化.(2)帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動時(shí)，必須注意重力、電場力對帶電粒子的運(yùn)動產(chǎn)生的影響，帶電粒子的運(yùn)動狀態(tài)的變化又會對洛倫茲力產(chǎn)生影響.用等效的觀點(diǎn)解決陌生的問題，能收到事半功倍的效果，但是等效是有條件的．把兩個(gè)場疊加成一個(gè)等效的場的前提條件是兩個(gè)力都是恒力，做功都與路徑無關(guān)．第八十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四【錯(cuò)解一】忽略電場的作用，直接應(yīng)用結(jié)論，小球在最高點(diǎn)的最小速度為零．【錯(cuò)解二】不知桿與繩的區(qū)別，不會用復(fù)合場的思