高考選考物理一輪課件磁場對運動電荷的作用

匯報人:XX20XX-01-28高考選考物理一輪課件磁場對運動電荷的作用目錄CONTENCT磁場與運動電荷基本概念磁場對運動電荷作用機(jī)制典型例題解析與思路拓展實驗探究：驗證洛倫茲力存在知識點總結(jié)與回顧練習(xí)題與答案解析01磁場與運動電荷基本概念磁場定義磁場性質(zhì)磁場定義及性質(zhì)磁場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，存在于磁體或電流周圍的空間，對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。磁場具有方向性，其方向可以通過放入其中的小磁針N極的指向來確定；磁場具有強弱，即磁感應(yīng)強度B，表示磁場的強弱程度。洛倫茲力當(dāng)運動電荷在磁場中運動時，會受到一個與運動方向和磁場方向都垂直的力，稱為洛倫茲力。其大小與電荷量、速度、磁感應(yīng)強度有關(guān)，遵循左手定則。運動軌跡根據(jù)洛倫茲力的方向和大小，可以判斷運動電荷在磁場中的運動軌跡。當(dāng)速度方向與磁場方向平行時，電荷不受洛倫茲力作用；當(dāng)速度方向與磁場方向垂直時，電荷做勻速圓周運動。運動電荷在磁場中受力情況當(dāng)通電導(dǎo)線在磁場中放置時，會受到一個與電流方向和磁場方向都垂直的力，稱為安培力。其大小與電流、導(dǎo)線長度、磁感應(yīng)強度有關(guān)。安培力洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力，而安培力是大量運動電荷（即電流）在磁場中受到的宏觀表現(xiàn)。兩者在本質(zhì)上是一致的，都是磁場對運動電荷的作用力。洛倫茲力與安培力的關(guān)系洛倫茲力與安培力關(guān)系02磁場對運動電荷作用機(jī)制洛倫茲力方向根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向垂直于磁場方向和電荷運動方向所構(gòu)成的平面，且指向由磁場方向轉(zhuǎn)向電荷運動方向時大拇指所指的方向。運動電荷軌跡在勻強磁場中，運動電荷受到大小恒定、方向始終與速度方向垂直的洛倫茲力作用，因此電荷做勻速圓周運動。在非勻強磁場中，運動電荷的軌跡可能是螺旋線或其他復(fù)雜曲線。洛倫茲力作用下運動電荷軌跡安培力作用下導(dǎo)體棒運動分析安培力方向安培力是通電導(dǎo)體在磁場中受到的力，其方向可用左手定則判斷。當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時，安培力最大；當(dāng)電流方向與磁場方向平行時，安培力為零。導(dǎo)體棒運動分析在安培力作用下，導(dǎo)體棒可能做勻速直線運動、勻變速直線運動或曲線運動。具體運動形式取決于安培力的大小、方向和初始條件?；魻栃?yīng)原理當(dāng)一塊通有電流的半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場中時，在半導(dǎo)體薄片兩側(cè)會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于磁場對運動電荷的洛倫茲力作用使得電荷在半導(dǎo)體薄片兩側(cè)聚集形成電勢差?；魻栃?yīng)應(yīng)用霍爾效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于測量磁場、電流和電壓等物理量。例如，在電子設(shè)備中，利用霍爾效應(yīng)可以制成霍爾開關(guān)、霍爾傳感器等器件，用于實現(xiàn)自動控制、位置檢測和電流測量等功能?；魻栃?yīng)原理及應(yīng)用03典型例題解析與思路拓展對于判斷洛倫茲力方向問題，需要熟練掌握左手定則，即四指指向正電荷運動方向（或負(fù)電荷運動的反方向），磁感線穿過掌心，大拇指指向洛倫茲力方向。熟練掌握左手定則在判斷洛倫茲力方向時，需要注意電荷的正負(fù)，因為正電荷和負(fù)電荷在磁場中受力方向是相反的。注意電荷正負(fù)對于帶電粒子在磁場中的運動軌跡問題，可以通過分析洛倫茲力方向和速度方向的關(guān)系，判斷粒子的運動軌跡。結(jié)合運動軌跡判斷判斷洛倫茲力方向問題掌握安培力公式注意導(dǎo)線與磁場方向分析磁場分布計算安培力大小時，需要掌握安培力公式F=BIL，其中B為磁感應(yīng)強度，I為電流強度，L為導(dǎo)線在磁場中的有效長度。在計算安培力大小時，需要注意導(dǎo)線與磁場方向的夾角，因為安培力大小與導(dǎo)線在磁場中的有效長度及導(dǎo)線與磁場方向的夾角有關(guān)。對于復(fù)雜磁場中的安培力計算問題，需要分析磁場的分布情況，確定導(dǎo)線所處位置的磁感應(yīng)強度大小和方向。計算安培力大小問題分析磁場分布判斷電荷運動軌跡綜合運用力學(xué)知識分析復(fù)雜磁場中運動電荷受力情況根據(jù)電荷的初速度方向和受力情況，可以判斷電荷在磁場中的運動軌跡，進(jìn)而確定其運動狀態(tài)。在分析復(fù)雜磁場中運動電荷受力情況時，需要綜合運用力學(xué)知識，如牛頓第二定律、動量定理等，分析電荷的受力情況和運動狀態(tài)。對于復(fù)雜磁場中的運動電荷受力情況分析，首先需要分析磁場的分布情況，確定各點的磁感應(yīng)強度大小和方向。04實驗探究：驗證洛倫茲力存在驗證磁場對運動電荷的作用力，即洛倫茲力的存在。根據(jù)洛倫茲力公式F=qvBsinθF=qvBsinthetaF=qvBsinθ，當(dāng)電荷在磁場中運動時，會受到與運動方向和磁場方向都垂直的洛倫茲力作用。實驗?zāi)康暮驮韺嶒炘韺嶒災(zāi)康膶嶒灢襟E和數(shù)據(jù)記錄實驗步驟1.搭建實驗裝置，包括電源、磁場產(chǎn)生裝置、電荷發(fā)射裝置和測量裝置。2.調(diào)整磁場產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。4.使用測量裝置記錄電荷在磁場中的運動軌跡和相關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄：記錄不同速度、不同入射角度和不同磁場強度下的電荷運動軌跡和相關(guān)數(shù)據(jù)。3.通過電荷發(fā)射裝置發(fā)射電荷，并調(diào)整電荷的速度和入射角度。VS通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，可以觀察到電荷在磁場中的運動軌跡發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)方向與洛倫茲力公式預(yù)測的方向一致。同時，實驗結(jié)果還表明，洛倫茲力的大小與電荷的速度、磁場的強度和入射角度有關(guān)。實驗討論實驗結(jié)果驗證了洛倫茲力的存在，并且表明洛倫茲力對電荷的運動軌跡有顯著影響。此外，實驗結(jié)果還提示我們，在實際應(yīng)用中需要考慮磁場對運動電荷的作用力，例如在粒子加速器、磁約束聚變等領(lǐng)域中。實驗結(jié)果分析實驗結(jié)果分析和討論05知識點總結(jié)與回顧洛倫茲力01運動電荷在磁場中所受到的力，方向垂直于磁場方向和電荷運動方向所構(gòu)成的平面，大小F=qvB?；魻栃?yīng)02當(dāng)電流垂直于外磁場通過半導(dǎo)體時，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一附加電場，從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差。回旋加速器03利用磁場使帶電粒子作回旋運動，在運動中經(jīng)高頻電場反復(fù)加速的裝置。關(guān)鍵知識點梳理左手定則的應(yīng)用，四指指向正電荷運動方向或負(fù)電荷運動的反方向，磁感線穿過手心，則大拇指所指方向即為洛倫茲力方向。洛倫茲力始終與速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，不改變粒子動能，但改變其運動方向。根據(jù)初速度方向與磁場方向的夾角不同，粒子的運動軌跡可分為直線、圓和螺旋線三種情況。當(dāng)初速度方向與磁場方向平行時，粒子做勻速直線運動；當(dāng)初速度方向與磁場方向垂直時，粒子做勻速圓周運動；當(dāng)初速度方向與磁場方向成任意角度時，粒子做等距螺旋運動。洛倫茲力方向判斷洛倫茲力做功問題帶電粒子在勻強磁場中的運動軌跡易錯難點辨析01020304重視基礎(chǔ)知識加強練習(xí)總結(jié)歸納多角度思考復(fù)習(xí)方法和建議對易錯難點進(jìn)行歸納總結(jié)，形成自己的知識體系，避免在考試中重復(fù)犯錯。通過大量的練習(xí)題加深對知識點的理解和記憶，提高解題速度和準(zhǔn)確性。熟練掌握洛倫茲力公式、左手定則等基礎(chǔ)知識點，并能夠靈活運用。嘗試從多個角度思考問題和解決問題，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新思維和發(fā)散思維能力。06練習(xí)題與答案解析010203題目1：關(guān)于洛倫茲力，以下說法正確的是A.帶電粒子在磁場中運動時，一定受到洛倫茲力的作用B.洛倫茲力方向一定與電荷運動方向垂直，但不一定與磁場方向垂直選擇題部分C.洛倫茲力對運動電荷一定不做功D.洛倫茲力的大小總是與電荷的運動速度和磁場強度成正比題目2：一帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，下列說法中正確的是選擇題部分01020304A.速度越大，周期越長B.速度越小，半徑越小C.速度方向與磁場方向平行D.速度方向與磁場方向垂直選擇題部分一質(zhì)量為$m$、電荷量為$q$的粒子在磁感應(yīng)強度為$B$的勻強磁場中做勻速圓周運動，其半徑為$R$。求該粒子的速度大小。題目1一質(zhì)子以速度$v$垂直射入磁感強度為$B$的勻強磁場中，經(jīng)過時間$t$，質(zhì)子離開磁場時速度方向與入射方向間的夾角為$theta$。求質(zhì)子在磁場中運動的軌道半徑和周期。題目2計算題部分【解析】A項錯誤，當(dāng)帶電粒子平行于磁場方向運動時，不受洛倫茲力作用；B項錯誤，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力方向垂直于磁場方向和粒子的速度方向所構(gòu)成的平面，因此洛倫茲力既垂直于粒子運動的方向，又垂直于磁場的方向；C項正確，由于洛倫茲力方向垂直于粒子的運動方向，所以洛倫茲力對粒子不做功；D項錯誤，根據(jù)洛倫茲力公式$f=qvB$可知，洛倫茲力的大小與粒子運動的速度和磁感應(yīng)強度的乘積成正比。選擇題解析題目1【答案】C答案解析及思路點撥題目2【答案】D【解析】A項錯誤，由帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期公式$T=frac{2pim}{qB}$可知，粒子的周期與速度無關(guān)；B項錯誤，由半徑公式$r=frac{mv}{qB}$可知，速度越小，半徑越小；C項錯誤、D項正確，當(dāng)速度方向與磁場方向平行時，粒子不受洛倫茲力作用，不可能做勻速圓周運動，只有當(dāng)速度方向與磁場方向垂直時，粒子才能在與速度方向垂直的勻強磁場中做勻速圓周運動。答案解析及思路點撥123計算題解析題目1【答案】$frac{qBR}{m}$【解析】根據(jù)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式$R=frac{mv}{qB}$可得：$v=frac{qBR}{m}$。答案解析及思路點撥VS題目2【答案】$frac{mvsinfrac{thet