2016届高考物理一轮复习8-2磁场对运动电荷的作用课件

考点一洛伦兹力的特点及应用考点二带电粒子在匀强磁场中的运动考点三带电粒子在磁场中运动的实际应用考点高三物理一轮复习第2节磁场对运动电荷的作用第八章磁场1．(洛伦兹力的理解)(多选)以下说法正确的是(

)A．电荷处于电场中一定受到静电力B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功D．洛伦兹力可以改变运动电荷的速度方向和速度大小电荷处在静电场中一定受到静电力作用，A正确；当运动电荷速度方向与磁场平行时不受洛伦兹力，B错误；洛伦兹力与电荷运动速度时刻垂直不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小，C正确、D错误．解析答案基础自测AC2．(洛伦兹力的大小计算与方向判定)如图所示，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．甲：因v⊥B，所以F＝qvB，方向与v垂直斜向上丙：由于v与B平行，所以电荷不受洛伦兹力，F＝0丁：v与B垂直，F＝qvB，方向与v垂直斜向上基础自测答案图片显/隐3.(洛伦兹力的应用)(2014·高考新课标Ⅰ卷)如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)．一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为 (

)基础自测解析答案图片显/隐D4．(回旋加速器原理的理解)(2015·韶关模拟)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒．两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频交流电源两极相连接，下列说法正确的是(

)A．离子从磁场中获得能量B．带电粒子的运动周期是变化的C．离子由加速器的中心附近进入加速器D．增大金属盒的半径，粒子射出时的动能不变离子在回旋加速器中从电场中获得能量，带电粒子的运动周期是不变化的，选项A、B错误；离子由加速器的中心附近进入加速器，增大金属盒的半径，粒子射出时的动能增大，选项C正确、D错误．基础自测解析答案图片显/隐C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＝__________．3．方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向．教材梳理运动0qvBqvBsinθ(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．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．教材梳理B、v垂直于匀速直线匀速圆周3．基本公式(1)向心力公式：qvB＝____．(2)轨道半径公式：r＝____．教材梳理三、洛伦兹力的应用实例1．回旋加速器(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接_____电源．D形盒处于匀强磁场中．教材梳理交流教材梳理相等磁感应强度无关2．质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、__________、_________和照相底片等组成．教材梳理加速电场偏转磁场教材梳理qvB1．洛伦兹力的特点(1)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)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用．(4)左手判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷．(5)洛伦兹力一定不做功．2．洛伦兹力与安培力的联系及区别(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力．(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功．考点一洛伦兹力的特点及应用考点阐释易错警示题组设计答案图片显/隐考点一洛伦兹力的特点及应用BD易错警示A．小球先做加速运动后做减速运动B．小球一直做匀速直线运动C．小球对桌面的压力先减小后增大D．小球对桌面的压力一直在增大由右手螺旋定则可知，M处的通电导线在MO区域产生的磁场垂直于MO向里，离导线越远磁场越弱，所以磁场由M到O逐渐减弱；N处的通电导线在ON区域产生的磁场垂直于ON向外，由O到N逐渐增强，带正电的小球由a点沿连线MN运动到b点，受到的洛伦兹力F＝Bqv为变力，则从M到O洛伦兹力的方向向上，随磁场的减弱而减小，从O到N洛伦兹力的方向向下，随磁场的增强而增大，所以对桌面的压力一直在增大，D正确，C错误；由于桌面光滑，洛伦兹力始终沿竖直方向，所以小球在水平方向上不受力，做匀速直线运动，B正确、A错误．题组设计解析考点一洛伦兹力的特点及应用易错警示2.金属小球质量m、带电－q，由长L的绝缘细线悬挂于如图所示匀强磁场中的O点，然后将小球拉到θ＝60°处由静止释放，小球沿圆弧运动到最低点时悬线上的张力恰好为0；求：(1)磁场的磁感应强度大小；(2)小球往复摆动中悬线上的最大张力．(1)小球从点A由静止释放后在绕点O运动中必同时受到重力、线的拉力及洛伦兹力作用，由左手定则知小球从A向P运动中洛伦兹力方向必沿半径指向圆心，且洛伦兹力对小球不做功；故小球到达P点的速度大小为题组设计解析图片显/隐考点一洛伦兹力的特点及应用易错警示题组设计解析答案考点一洛伦兹力的特点及应用易错警示洛伦兹力对运动电荷(或带电体)不做功、不改变速度的大小，但它可改变运动电荷(或带电体)速度的方向，影响带电体所受其他力的大小，影响带电体的运动时间等．易错警示考点一洛伦兹力的特点及应用1．带电粒子在匀强磁场中运动圆心、半径及时间的确定方法．(1)圆心的确定①已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射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(如图甲所示，P为入射点，M为出射点)．考点二带电粒子在匀强磁场中的运动考点阐释②已知入射方向、入射点和出射点的位置时，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，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)．(2)半径的确定可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小．(3)运动时间的确定考点阐释考点二带电粒子在匀强磁场中的运动2．带电粒子在磁场中运动的常见情形(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)考点阐释考点二带电粒子在匀强磁场中的运动(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)考点阐释考点二带电粒子在匀强磁场中的运动(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)考点阐释考点二带电粒子在匀强磁场中的运动1．(2013·高考新课标Ⅱ卷)空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直于横截面．一质量为m、电荷量为q(q＞0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力，该磁场的磁感应强度大小为(

)题组设计解析答案考点二带电粒子在匀强磁场中的运动A(1)求离子从粒子源放出到打到荧光屏上所用的时间；题组设计图片显/隐考点二带电粒子在匀强磁场中的运动(2)求离子打到荧光屏上的范围；题组设计解析考点二带电粒子在匀强磁场中的运动题组设计解析考点二带电粒子在匀强磁场中的运动题组设计解析答案考点二带电粒子在匀强磁场中的运动

“三步”巧解带电粒子在磁场中运动问题(1)画轨迹：即画出轨迹，确定圆心，用几何方法求半径．(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系．(3)用规律：即用牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式．规律总结考点二带电粒子在匀强磁场中的运动1．质谱仪的主要特征考点三带电粒子在磁场中运动的实际应用考点阐释2．回旋加速器的主要特征(1)带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，与带电粒子的速度无关．(2)将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个初速度为零的匀加速直线运动．考点阐释考点三带电粒子在磁场中运动的实际应用题组一质谱仪的分析1.(2015·四川宜宾一诊)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器，它的构造原理如图所示．从粒子源S处放出的速度大小不计、质量为m、电荷量为q的正离子，经电势差为U的加速电场加速后，垂直进入一个磁感应强度为B的匀强磁场后到达记录它的照相底片P上．试问：(1)若测得离子束流的电流为I，则在离子从S1处进入磁场到达P的时间内，射到照相底片P上的离子的数目为多少？(2)若测得离子到达P上的位置至入口处S1的距离为a，且已知q、U、B，则离子的质量m为多少？题组设计图片显/隐考点三带电粒子在磁场中运动的实际应用题组设计解析考点三带电粒子在磁场中运动的实际应用题组设计解析考点三带电粒子在磁场中运动的实际应用题组设计解析答案考点三带电粒子在磁场中运动的实际应用题组二回旋加速器的分析2.回旋加速器是用于加速带电粒子流，使之获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间狭缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q、质量为m，粒子最大回旋半径为Rm，磁场的磁感应强度为B，其运动轨迹如图所示，问：(1)粒子在盒内磁场中做何种运动？(2)粒子在两盒间狭缝内做何种运动？题组设计图片显/隐考点三带电粒子在磁场中运动的实际应用(3)所加交变电压频率为多大？粒子运动角速度为多大？(4)粒子离开加速器时速度为多大？题组设计解析答案考点三带电粒子在磁场中运动的实际应用带电粒子在匀强磁场中的运动问题是高考命题的热点，以下几点是本节的主要内容．(1)带电粒子在磁场中运动的“四点、三角”①四个点：分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点．②三个角：速度偏转角、圆心角、弦切角，其中偏转角等于圆心角，也等于弦切角的2倍．■名师·微点拨…………(2)带电粒子在磁场中运动的“两个易错点”

带电粒子在有界磁场中的磁偏转模型【模型概述】带电粒子在有界磁场中的偏转问题一直是高考的热点，此类模型较为复杂，常见的磁场边界有单直线边界、双直线边界、矩形边界和圆形边界等．因为是有界磁场，则带电粒子运动的完整圆周往往会被破坏，可能存在最大、最小面积，最长、最短时间等问题．【模型分类】(1)单直线边界型：当粒子源在磁场中，且可以向纸面内各个方向以相同速率发射同种带电粒子时以图甲中带负电粒子的运动为例．思维建模规律要点思维建模(2)双直线边界型：当粒子源在一条边界上向纸面内各个方向以相同速率发射同一种粒子时，以图乙中带负电粒子的运动为例．规律要点①最值相切：粒子能从另一边界射出的上、下最远点对应的轨道分别与两直线相切，如图乙所示．思维建模②对称性：过粒子源S的垂线为ab的中垂线．最值相切规律可推广到矩形区域磁场中．(3)圆形边界类型①圆形磁场区域规律要点(ⅰ)相交于圆心：带电粒子沿指向