第八章磁场第2节磁场对运动电荷的作用

1、第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物

2、理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束FqEFqvB(vB)大小大小电荷处在电场中电荷处在电场中v0且且v不与不与B平行平行产生条件产生条件电场力电场力洛伦兹力洛伦兹力第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束可能做正功、负功，也可可能做正功、负功，也可能不做功能不做功任何情况下都不任何情况下都不做功做功做功情况做功情况正电荷受力与电场方向相正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方同，负电荷受力与电场方向相反向相反一定

3、是一定是FB，Fv，与电荷电，与电荷电性无关性无关力方向与场力方向与场方向的关系方向的关系电场力电场力洛伦兹力洛伦兹力第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结

4、束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来

5、物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束要点二带电粒子在匀强磁场中的运动要点二带电粒子在匀强磁场中的运动1圆心的确定圆心的确定(1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时，向时，可通过入射点和出射点作垂直于入射可通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心是圆弧轨道的圆心(如图如图824甲所示甲所示)。(2)已知入射方向和入射点、出射点的位置已知入射方向和入射点、出射点的位置时，时，

6、可以通过入射点作入射方向的垂线，连可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图如图824乙乙所示所示)。第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束(3)带电粒子在不同边界磁场中的运动：带电粒子在不同边界磁场中的运动：直线边界直线边界(进出磁场具有对称性，如图进出磁场具有对称性，如图825所示所示)。平行边界平行边界(存在临界条件，如图存在临界条件，如图826所示所示)。第第2 2节节 磁场对运

7、动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束圆形边界圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图沿径向射入必沿径向射出，如图827所示所示)。第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束2半径的确定和计算半径的确定和计算利用平面几何关系，求出该圆的可能半径利用平面几何关系，求出该圆的可能半径(或圆心角或圆心角)，求解时注意以下几个重要的几何特点：求解时注意以下几个重要的几何特点：(1)粒子速度的偏向角粒子速度的偏向角()等于圆心角等于圆心角()，并等于并等于AB弦与切线

8、的夹角弦与切线的夹角(弦切角弦切角)的的2倍倍(如图如图828)，即，即2t。(2)直角三角形的应用直角三角形的应用(勾股定理勾股定理)。找到。找到AB的中点的中点C，连接，连接OC，则，则AOC、BOC都都是直角三角形。是直角三角形。第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束3运动时间的确定运动时间的确定第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束典例如图829所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一束电子

9、沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间相互作用力及所受的重力，求：(1)电子在磁场中运动轨迹的半径电子在磁场中运动轨迹的半径R；(2)电子在磁场中运动的时间电子在磁场中运动的时间t；(3)圆形磁场区域的半径圆形磁场区域的半径r。审题指导审题指导第一步：抓关键点第一步：抓关键点沿半径方向入射，一定沿半径方向入射，一定会沿半径方向射出会沿半径方向射出为偏向角等于轨道为偏向角等于轨道圆弧所对圆心角圆弧所对圆心角第二步：找突破口第二步：找突破口应根据洛伦兹力应根据洛伦兹力提供向心力求解提供向心力求解可根据几何关系求

10、解可根据几何关系求解第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束方法规律方法规律带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法序解题法三步法三步法第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来

11、品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品

12、质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸

13、就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就

14、品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作

15、用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运

16、动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值问题问题多维探究多维探究第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束(一)半无界磁场典例1(多选)(2012江苏高考)如图8217所示，MN是磁感应强度为B的匀强磁场的边界。一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从O点射入磁场。若粒子速度为v0，最远可落在边界上的A点。下列说法中正确的有()A若粒子落在A点的左侧，其速度一定小于v0B若粒子落在A点的右侧，其速度一定大于v

17、0C若粒子落在A点左右两侧d的范围内，其速度不可能小于v0qBd/2mD若粒子落在A点左右两侧d的范围内，其速度不可能大于v0qBd/2m当粒子落在当粒子落在A的左侧时，由于不一定是垂直入射，的左侧时，由于不一定是垂直入射，所以速度可能等于、大于或小于所以速度可能等于、大于或小于v0，A错误；错误；第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值问题问题多维探究多维探究第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌

18、品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束(二二)四分之一平面磁场四分之一平面磁场典例2如图8218所示，一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v，沿与x轴正方向成60角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值问题问题多维探究多维探究第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质

19、赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束(三三)矩形磁场矩形磁场典例典例3(多选多选)如图如图8219所示，在一矩形区域内，不加磁所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为入，穿过此区域的时间为t。若加上磁感应强度为。若加上磁感应强度为B、垂、垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出磁场时偏离原方向射，粒子飞出磁场时偏离原方向60，利用以上数据可，利用以上数据可求出下列物理量中的求出下列物理量中的() A带电粒子的比荷带电粒子

20、的比荷B带电粒子在磁场中运动的周期带电粒子在磁场中运动的周期C带电粒子的初速度带电粒子的初速度D带电粒子在磁场中运动的半径带电粒子在磁场中运动的半径第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值问题问题多维探究多维探究第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束(四四)正方形磁场正方形磁场典例典例4(多选多选)(2011海南高考海南高考)空间存在方向垂直于纸面向空间存在方

21、向垂直于纸面向里的匀强磁场，图里的匀强磁场，图8220中的正方形为其边界。一细束由中的正方形为其边界。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射。点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不计重力。下列其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不计重力。下列说法中正确的是说法中正确的是 () A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同入射速度相同的粒子在

22、磁场中的运动轨迹一定相同C在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大定越大第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值要点四带电粒子在有界磁场中的临界极值问题问题多维探究多维探究第第2 2节节 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用质量铸就品牌质量铸就品牌 品质赢得未来品质赢得未来物理物理结束结束(五五)半圆形磁场半圆形磁场典例典例5如图如图8221所示，长方形所示，长方形abcd长长ad0.6 m，宽，宽ab0.3 m，O、e分别是分别是ad、bc的中点，以的中点，以ad为直径的半圆内有垂为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场边界上无磁场)，磁感应强度，磁感应强度B0.25 T。一群不计重力、质量一群不计重力、质量m3107 kg、电荷量、电荷量q2103 C的带电粒子以速度的带电粒子以速度v5102 m/s沿垂直沿垂直ad方向且垂直于磁场方向且垂直于磁场射入