高三物理一轮复习-第8章-第3节-磁场对运动电荷的作用课件-新人教版

第3节磁场(cíchǎng)对运动电荷的作用第一页，共49页。第二页，共49页。考点(kǎodiǎn)1：洛伦兹力的特点【例1】带电粒子垂直匀强磁场方向(fāngxiàng)运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是()A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向(fāngxiàng)第三页，共49页。切入点：洛伦兹力的方向总是与运动方向垂直．【解析】洛伦兹力的方向与运动方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小，不对带电粒子做功，不改变带电粒子的动能，A错，B对，D错．洛伦兹力的大小F=qvB，与速度有关，C错．答案：B点评：本题(běntí)从洛伦兹力的方向、及做功的角度考查洛伦兹力的特点．第四页，共49页。考点(kǎodiǎn)2：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的问题第五页，共49页。粒子全部离开磁场经历的时间恰好(qiàhǎo)为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一，求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的：(1)速度大小；(2)速度方向与y轴正方向夹角的正弦．图8­3­3第六页，共49页。第七页，共49页。第八页，共49页。点评：带电粒子在磁场(cíchǎng)中的做圆周运动的问题，涉及的物理知识比较单一，核心就是洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动的向心力．解决这类问题的关键是正确分析运动过程，作出运动轨迹图，找出物理量之间的几何关系．第九页，共49页。题型一：洛伦兹力与力学、电学的综合(zōnghé)问题【例3】(2011•四川)如图8­3­4所示：正方形绝缘光滑(guānghuá)水平台面WXYZ边长l=1.8m，距地面h=0.8m.平行板电容器的极板CD间距d=0.1m且垂直放置于台面，C板位于边界WX上，D板与边界WZ相交处有一小孔．电容器外的台面区域内有磁感应强度B=1T、方向竖直向上的匀强磁场．电荷量q=5×10-13C的微粒静止于W处，在CD间加上恒定电压U=2.5V，板间微粒经电场加速后由D板所开小孔进入磁场(微粒始终第十页，共49页。不与极板接触)，然后由XY边界离开台面．在微粒离开台面瞬时，静止于X正下方水平地面上A点的滑块获得(huòdé)一水平速度，在微粒落地时恰好与之相遇．假定微粒在真空中运动、极板间电场视为匀强电场，滑块视为质点，滑块与地面间的动摩擦因数μ=0.2，取g=10m/s2.图8­3­4第十一页，共49页。(1)求微粒在极板间所受电场力的大小，并说明(shuōmíng)两板的极性；(2)求由XY边界离开台面的微粒的质量范围；(3)若微粒质量m0=1×10-13kg，求滑块开始运动时所获得的速度．第十二页，共49页。第十三页，共49页。第十四页，共49页。微粒要从XY边界离开台面，则圆周运动的边缘(biānyuán)轨迹如图所示，半径的极小值与极大值分别为第十五页，共49页。(3)如图，微粒在台面以速度v做以O点为圆心，R为半径的圆周运动，从台面边缘P点沿与XY边界成θ角飞出做平抛运动，落地点Q，水平(shuǐpíng)位移s，下落时间t.设滑块质量为M，滑动获得速度v0后在t内沿与平台前侧面成φ角方向，以加速度a做匀减速直线运动到Q，经过位移为k.由几何关系，可得第十六页，共49页。第十七页，共49页。第十八页，共49页。点评：对于多过程、多对象的力电磁综合(zōnghé)问题要运用程序法对各个对象依次分别进行分析．分析清楚各对象的受力、运动情况是成功解答的前提与关键．第十九页，共49页。题型二：质谱仪与回旋(huíxuán)加速器【例4】(2010•江苏卷)1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图8­3­5所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直．A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，加速电压(diànyā)为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．第二十页，共49页。图8­3­5第二十一页，共49页。(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t；(3)实际使用中，磁感应强度和加速电场频率(pínlǜ)都有最大值的限制．若某一加速器磁感应强度和加速电场频率(pínlǜ)的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获得的最大动能Ekm.第二十二页，共49页。第二十三页，共49页。第二十四页，共49页。第二十五页，共49页。点评：分析回旋加速器的问题，核心(héxīn)是要理解回旋加速器的工作条件，即：加速电场的频率与粒子做圆周运动的频率相等．第二十六页，共49页。第二十七页，共49页。1.(2011•海南)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图8­3­6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O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同(xiānɡtónɡ)，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是()图8­3­6第二十八页，共49页。A．入射速度(sùdù)不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B．入射速度(sùdù)相同的粒子在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D．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答案：BD第二十九页，共49页。第三十页，共49页。2.(2011•浙江)利用如图8­3­7所示装置可以选择一定速度范围(fànwéi)内的带电粒子．图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度d的缝射出的粒子，下列说法正确的是()图8­3­7第三十一页，共49页。答案(dáàn)：BC第三十二页，共49页。第三十三页，共49页。图8­3­8第三十四页，共49页。第三十五页，共49页。第三十六页，共49页。第三十七页，共49页。第三十八页，共49页。4.(2011•淄博模拟)如图8­3­9所示，在x轴上方(shànɡfānɡ)存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)．则下列说法正确的是()图8­3­9第三十九页，共49页。A．若θ一定，v越大，则粒子在磁场(cíchǎng)中运动的时间越短B．若θ一定，v越大，则粒子在磁场(cíchǎng)中运动的角速度越大C．若v一定，θ越大，则粒子在磁场(cíchǎng)中运动的时间越短D．若v一定，θ越大，则粒子在离开磁场(cíchǎng)的位置距O点越远答案：C第四十页，共49页。第四十一页，共49页。5.(2011•惠州模拟)如图8­3­10所示，圆形区域内有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电粒子以不同的速率沿着相同的方向对准圆心O射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短．若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间越长的带电粒子()A．速率一定越小B．速率一定越大C．在磁场中通过的路程(lùchéng)越长D．在磁场中的周期一定越大图8­3­10A第四十二页，共49页。第四十三页，共49页。6.如图8­3­11所示，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，S1、S2分别为M、N板上的小孔，S1、S2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且S2O=R.以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场．D为收集板，板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R，板两端点的连线垂直M、N板．质量为m、带电量为+q的粒子经S1进入M、N间的电场后，通过(tōngguò)S2进入磁场．粒子在S1处的速度和粒子所受的重力均不计．第四十四页，共49页。