【优化方案】浙江省高考物理总复习 第8章第二节 磁场对运动电荷的作用课件 大纲人教

第二节磁场对运动电荷的作用

课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练第二节磁场对运动电荷的作用基础知识梳理基础知识梳理一、洛伦兹力1．定义：_____电荷在磁场中所受的力．2．大小(1)v∥B时，F＝___.(2)v⊥B时，F＝____.(3)v与B夹角为θ时，F＝_________.运动0qvBqvBsinθ3．方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷_________或负电荷_______________．(2)方向特点：F⊥B，F⊥v.即F垂直于_______决定的平面．(注意B和v可以有任意夹角)．由于F始终_______v的方向，故洛伦兹力永不做功．特别提示：当电荷的运动方向与磁场方向不垂直时，高中阶段不要求掌握．运动方向运动的反方向B、v垂直于二、带电粒子在磁场中的运动1．若v∥B，带电粒子以入射速度v做__________运动．2．若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做___________运动．匀速直线匀速圆周课堂互动讲练一、对洛伦兹力的理解1．洛伦兹力和安培力的关系洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．2．洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．(3)用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向．3．洛伦兹力与电场力的比较特别提醒醒：(1)洛伦兹力力方向与与速度方方向一定定垂直，，而电场场力的方方向与速速度方向向无必然然联系．．(2)安培力是是洛伦兹兹力的宏宏观表现现，但各各自的表表现形式式不同，，洛伦兹兹力对运运动电荷荷永远不不做功，，而安培培力对通通电导线线可做正正功，可可做负功功，也可可不做功功．即时应用用(即时突破破，小试试牛刀)1.以下说法法正确的的是()A．电荷处处于电场场中一定定受到电电场力B．运动电电荷在磁磁场中一一定受到到洛伦兹兹力C．洛伦兹兹力对运运动电荷荷一定不不做功D．洛伦兹兹力可以以改变运运动电荷荷的速度度方向和和速度大大小解析：选AC.电荷在电电场中一一定受电电场力，，故A对．电荷荷在磁场场中运动动，且速速度方向向不平行行于磁感感线时，，才受到到洛伦兹兹力的作作用，B错误．洛洛伦兹力力的方向向总是垂垂直于电电荷的速速度方向向，不做做功，它它只改变变速度的的方向，，不改变变速度的的大小，，C正确，D错误．二、带电电粒子在在有界匀匀强磁场场中的运运动分析析1．确定圆圆心的两两种方法法(1)已知入射射方向和和出射方方向时，，可通过过入射点点和出射射点分别别作垂直直于入射射方向和和出射方方向的直直线，两两条直线线的交点点就是圆圆弧轨道道的圆心心(如图8－2－1甲所示，，P为入射点点，M为出射点点)．图8－2－1(2)已知入射射方向和和出射点点的位置置时，可可以通过过入射点点作入射射方向的的垂线，，连接入入射点和和出射点点，作其其中垂线线，这两两条垂线线的交点点就是圆圆弧轨道道的圆心心(如图乙所所示，P为入射点点，M为出射点点)．2．半径的的确定用几何知知识(勾股定理理、三角角函数等等)求出半径径大小．．4．带电粒粒子在匀匀强磁场场中运动动的解题题法——三步法(1)画轨迹：：即确定定圆心，，用几何何方法求求半径并并画出轨轨迹．(2)找联系：：轨道半半径与磁磁感应强强度、运运动速度度相联系系，偏转转角度与与圆心角角、运动动时间相相联系，，在磁场场中运动动的时间间与周期期相联系系．(3)用规律：：即牛顿顿第二定定律和圆圆周运动动的规律律，特别别是周期期公式、、半径公公式．5．带电电粒子子在常常见有有界磁磁场区区域的的运动动轨迹迹(1)直线边边界(进出磁磁场具具有对对称性性，如如图8－2－2所示)图8－2－2(2)平行边边界(存在临临界条条件，，如图图8－2－3所示)图8－2－3(3)圆形边边界(沿径向向射入入必沿沿径向向射出出，如如图8－2－4所示)图8－2－4即时应应用(即时突突破，，小试试牛刀刀)2．如图图8－2－5所示，，在第第Ⅰ象限内内有垂垂直于于纸面面向里里的匀匀强磁磁场，，一对对正、、负电电子分分别以以相同同速率率与x轴成30°°角的方方向从从原点点射入入磁场场，则则正、、负电电子在在磁场场中运运动的的时间间之比比为()图8－2－5三、带带电粒粒子在在磁场场中运运动的的多解解问题题1．带电电粒子子电性性不确确定形形成多多解受洛伦伦兹力力作用用的带带电粒粒子，，可能能带正正电，，也可可能带带负电电，在在相同同的初初速度度的条条件下下，正正、负负粒子子在磁磁场中中运动动轨迹迹不同同，形形成多多解．．如图8－2－6，带电电粒子子以速速率v垂直进进入匀匀强磁磁场，，如带带正电电，其其轨迹迹为a，如带负电电，其轨迹迹为b.图8－2－62．磁场方向向不确定形形成多解有些题目只只告诉了磁磁感应强度度的大小，，而未具体体指出磁感感应强度的的方向，此此时必须要要考虑磁感感应强度方方向不确定定而形成的的多解．如图8－2－7，带正电粒粒子以速率率v垂直进入匀匀强磁场，，如B垂直纸面向向里，其轨轨迹为a，如B垂直纸面向向外，其轨轨迹为b.图8－2－73．临界状态态不唯一形形成多解带电粒子在在洛伦兹力力作用下飞飞越有界磁磁场时，由由于粒子运运动轨迹是是圆弧状，，因此，它它可能穿过过去了，也也可能转过过180°从入射界面面这边反向向飞出，如如图8－2－8所示，于是是形成了多多解．图8－2－84．运动的周周期性形成成多解带电粒子在在部分是电电场，部分分是磁场的的空间运动动时，运动动往往具有有往复性，，从而形成成多解．如如图8－2－9所示．图8－2－9即时应用(即时突破，，小试牛刀刀)3．长为L的水平极板板间，有垂垂直纸面向向里的匀强强磁场，如如图8－2－10所示，，磁感感应强强度为为B，板间间距离离为L，板不不带电电．一一质量量为m、电荷荷量为为q带正电电的粒粒子(不计重重力)，从左左边极极板间间中点点处垂垂直磁磁感线线以速速度v水平射射入磁磁场，，欲使使粒子子不打打在极极板上上，可可采用用的方方法是是()图8－2－10(2010年高考考重庆庆卷)如图8－2－11所示，，矩形形MNPQ区域内内有方方向垂垂直于于纸面面的匀匀强磁磁场，，有5个带电电粒子子从图图中箭箭头所所示位位置垂垂直于于磁场场边界界进入入磁场场，在在纸面面内做匀速速圆周周运动动，运运动轨轨迹为相应应的圆圆弧．．这些些粒子子的质量量、、电电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.题型一粒子运动径迹的分析及判定例1经典题型探究图8－2－11粒子编号质量电荷量(q＞0)速度大小1m2qv22m2q2v33m－3q3v42m2q3v52m－qv由以以上上信信息息可可知知，，从从图图中中a、b、c处进进入入的的粒粒子子对对应应表表中中的的编编号号分分别别为为()A．3、5、4B．4、2、5C．5、3、2D．2、4、5又据据题题图图可可知知有有3种粒粒子子的的电电性性相相同同(包括括a、b)，另另两两种种粒粒子子的的电电性性也也相相同同(包括括c)，但但与与前前3种的的电电性性相相反反，，综综合合以以上上情情况况可可知知，，只只有有选选项项D正确确．．【答案案】D变式式训训练练(2009年高高考考安安徽徽理理综综卷卷)如图8－2－12是科学史史上一张张著名的的实验照照片，显显示一个个带电粒粒子在云云室中穿穿过某种种金属板板运动的的径迹．．云室放放置在匀匀强磁场场中，磁磁场方向向垂直照照片向里里．云室室中横放放的金属属板对粒粒子的运运动起阻阻碍作用用．分析析此径迹迹可知粒粒子()A．带正电，由由下往上运动动B．带正电，由由上往下运动动C．带负电，由由上往下运动动D．带负电，由由下往上运动动图8－2－12解析：选A.由题图可以看看出，上方的的轨迹半径小小，说明粒子子的速度小，，所以粒子是是从下方往上上方运动；再再根据左手定定则，可以判判定粒子带正正电，故选A.题型二粒子在有界磁场中的运动分析例2(1)粒子在磁场中中做圆周运动动的半径R及粒子的比荷荷q/m；(2)此时刻仍在磁磁场中的粒子子的初速度方方向与y轴正方向夹角角的取值范围围；(3)从粒子发射到到全部粒子离离开磁场所用用的时间．图8－2－13图8－2－14图8－2－15【方法技巧】(1)粒子刚好穿出出磁场边界的的条件是带电电粒子在磁场场中运动的轨轨道与边界相相切．(2)当速度v一定时，弧长长(或弦长)越长，圆心角角越大，则带带电粒子在有有界磁场中运运动的时间越越长．(满分样板12分)(2011年苏州模拟)如图8－2－16甲所示，M、N为竖直放置彼彼此平行的两两块平板，板板间距离为d，两板中央各各有一个小孔孔O、O′正对，在两板板间有垂直于于纸面方向的的磁场，磁感感应强度随时时间的变化如如图乙所示，，设垂直纸面面向里的磁场场方向为正方方向．有一群群正离子在t