《（全国通用版）2018高考物理大一轮复习 第九章 磁场（第2课时）磁场对运动电荷的作用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用版）2018高考物理大一轮复习 第九章 磁场（第2课时）磁场对运动电荷的作用课件（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2课时磁场对运动电荷的作用 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材 梳理知识夯基础 知识整合 一 洛伦兹力1 大小 1 v B时 洛伦兹力F 2 v B时 洛伦兹力F 3 v 0时 洛伦兹力F 0 4 v与B夹角为 时 洛伦兹力F 0 qvB qvBsin 2 方向 1 判定方法左手定则的主要内容 掌心 磁感线垂直穿入掌心 四指 指向运动的方向或运动的反方向 大拇指 指向的方向 如图 表示运动的方向或运动的反方向 表示的方向 表示的方向 2 方向特点F B F v 即F垂直于B v决定的 注意B和v可以有任意夹角 正电荷 负电荷 洛伦兹力 正电荷 负电荷 磁场 洛伦兹力 平面 二 带电粒子在
2、匀强磁场中的运动1 洛伦兹力的特点 洛伦兹力不改变带电粒子速度的 或者说 洛伦兹力对带电粒子 2 粒子的运动性质 1 若v0 B 则粒子 在磁场中做 2 若v0 B 则带电粒子在匀强磁场中做 如图 带电粒子在磁场中 中粒子做运动 中粒子做运动 中粒子做运动 大小 不做功 不受洛伦兹力 匀速直线运动 匀速圆周运动 匀速圆周 匀速直线 匀速圆周 1 由qvB 得r 2 由v 得T 3 半径和周期公式 问题思考 1 如图所示 电子的速率v 3 0 106m s 电荷量q 1 6 10 19C 沿着与磁场垂直的方向射入磁场中 选修3 1P95图3 5 1 1 根据图中磁场的方向 由左手定则判断电子受到
3、的洛伦兹力的方向是怎样的 2 若磁场为B 0 2T的匀强磁场 电子受到的洛伦兹力为多大 解析 1 由左手定则可知 电子受到的洛伦兹力是向下的 2 电子受到的洛伦兹力的大小F qvB 9 6 10 14N 答案 1 向下 2 9 6 10 14N 2 电子以v 1 6 106m s的速度在匀强磁场中做匀速圆周运动 如图所示 匀强磁场的磁感应强度B 2 0 10 4T 电子的质量m 9 0 10 31kg 选修3 1P99图3 6 2 1 电子受到的洛伦兹力是多大 电子做匀速圆周运动的向心力是多大 2 电子做匀速圆周运动的半径r是多大 3 电子做匀速圆周运动的周期T是多大 解析 1 电子受到的洛伦
4、兹力是F qvB 5 12 10 17N 电子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 即5 12 10 17N 答案 1 5 12 10 17N5 12 10 17N 2 4 5 10 2m 3 1 8 10 7s 考点扫描 重点透析通热点 考点一对洛伦兹力的理解 要点透析 1 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的作用 2 洛伦兹力与电场力的比较 典例突破 解析 当桌面右边存在磁场时 由左手定则可知 带正电的小球在飞行过程中受到斜向右上方的洛伦兹力作用 此力
5、在水平方向上的分量向右 竖直分量向上 因此小球水平方向上存在加速度 竖直方向上的加速度at2 x1 x2 A B正确 又因为洛伦兹力不做功 故C正确 两次小球着地时速度方向不同 D错误 例1 多选 一个带正电的小球沿光滑绝缘的桌面向右运动 速度方向垂直于一个水平向里的匀强磁场 如图所示 小球飞离桌面后落到地板上 设飞行时间为t1 水平射程为x1 着地速度为v1 撤去磁场 其余的条件不变 小球飞行时间为t2 水平射程为x2 着地速度为v2 则下列正确的是 答案 ABC A x1 x2B t1 t2C v1和v2大小相等D v1和v2方向相同 题后反思洛伦兹力的作用洛伦兹力不做功 但可以使电荷的运
6、动状态发生变化 因此 在洛伦兹力参与下的运动中一定要注意洛伦兹力的这种作用 如在洛伦兹力参与下无束缚的直线运动 一定是匀速直线运动 1 洛伦兹力的方向判断 雷雨天气会经常发生闪电击中建筑物的情况 假设发生闪电的云层带负电 则在闪电瞬间 电子受到地磁场在水平方向的作用力方向是 A 向东B 向南C 向西D 向北 即时巩固 解析 闪电发生时 电子运动方向向下 又因地磁场有水平向北的分量 用左手定则判断电子受到的洛伦兹力向西 故C正确 C 2 导学号00622594 洛伦兹力作用下的直线运动 如图所示 表面粗糙的斜面固定于地面上 并处于方向垂直纸面向外 磁感应强度为B的匀强磁场中 质量为m 带电荷量为
7、 Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑 在滑块下滑的过程中 下列判断正确的是 C 解析 小滑块向下运动的过程中受到重力 支持力 垂直斜面向下的洛伦兹力 摩擦力 向下运动的过程中 速度增大 洛伦兹力增大 支持力增大 滑动摩擦力增大 故选项A错误 C正确 B的大小不同 洛伦兹力大小不同 导致滑动摩擦力大小不同 根据动能定理 摩擦力做功不同 到达底端的动能不同 故选项B错误 滑块之所以开始运动 是因为重力沿斜面的分力大于摩擦力 B很大时 一旦运动 不会停止 最终做匀速直线运动 故D错误 A 滑块受到的摩擦力不变B 滑块到达地面时的动能与B的大小无关C 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D B很大时 滑块可
8、能静止于斜面上 考点二带电粒子在有界匀强磁场中的运动 要点透析 1 圆心的确定 1 由两点和两线确定圆心 画出带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹 确定带电粒子运动轨迹上的两个特殊点 一般是射入和射出磁场时的两点 过这两点作带电粒子运动方向的垂线 这两垂线即为粒子在这两点所受洛伦兹力的方向 则两垂线的交点就是圆心 如图 a 所示 2 若已知两点且知过其中一个点的粒子运动方向 则除过已知运动方向的该点作垂线外 还要将这两点相连作弦 再作弦的中垂线 两垂线交点就是圆心 如图 b 所示 3 若只已知一个点及运动方向 也知另外某时刻的速度方向 但不确定该速度方向所在的点 如图 c 所示 此时要将其中一速度的
9、延长线与另一速度的反向延长线相交成一角 PAM 画出该角的角平分线 它与已知点的速度的垂线交于点O 该点就是圆心 3 圆心角与时间的确定 1 速度的偏向角 圆弧所对应的圆心角 回旋角 2 为弦切角 如图 d 所示 多维突破 高考题型1 带电粒子在直线边界磁场中的运动 例2 2016 全国 卷 18 平面OM和平面ON之间的夹角为30 其横截面 纸面 如图所示 平面OM上方存在匀强磁场 磁感应强度大小为B 方向垂直于纸面向外 一带电粒子的质量为m 电荷量为q q 0 粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场 速度与OM成30 角 已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点 并从
10、OM上另一点射出磁场 不计重力 粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为 核心点拨 1 射入磁场时所受的洛伦兹力方向与速度v垂直斜向右上方 2 运动轨迹与ON只有一个交点的含义是轨迹与ON在交点处相切 答案 D 题后反思圆周运动中有关对称的规律从匀强磁场的直线边界射入的粒子 若再从此边界射出 则速度方向与边界夹角相等 针对训练 导学号00622595 2016 湖南长沙模拟 如图所示 一个理想边界为PQ MN的匀强磁场区域 磁场宽度为d 方向垂直纸面向里 一电子从O点沿纸面垂直PQ以速度v0进入磁场 若电子在磁场中运动的轨道半径为2d O 在MN上 且OO 与MN垂直 下列判断正确的是 D
11、A 电子将向右偏转B 电子打在MN上的点与O 点的距离为dC 电子打在MN上的点与O 点的距离为dD 电子在磁场中运动的时间为 高考题型2 带电粒子在圆形磁场中的运动 例3 2016 全国 卷 18 一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中 磁场方向与筒的轴平行 筒的横截面如图所示 图中直径MN的两端分别开有小孔 筒绕其中心轴以角速度 顺时针转动 在该截面内 一带电粒子从小孔M射入筒内 射入时的运动方向与MN成30 角 当筒转过90 时 该粒子恰好从小孔N飞出圆筒 不计重力 若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞 则带电粒子的比荷为 核心点拨 1 粒子射出时与径向夹角为30 2 射入点的洛伦兹力方向与射
12、入点直径的夹角为120 答案 A 题后反思带电粒子在圆形磁场中入射方式类型 1 沿径向射入 必沿径向射出 2 平行径向射入 3 与径向成一定角度射入 与径向成相同角度射出 B A 60 B 120 C 150 D 30 解析 由左手定则知粒子进入磁场后向左偏转 由qvB 得r R 运动轨迹如图所示 OAD和 ODC都是等边三角形 所以 AOC 120 带电粒子从磁场射出时与射入时运动方向的夹角也是120 选项B正确 拓展题型1 带电粒子在半圆形磁场中的运动 例4 如图所示 长方形abcd长ad 0 6m 宽ab 0 3m O e分别是ad bc的中点 以ad为直径的半圆内有垂直于纸面向里的匀强
13、磁场 边界上无磁场 磁感应强度B 0 25T 一群不计重力 质量m 3 10 7kg 电荷量q 2 10 3C的带电粒子 以速度v 5 102m s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域 不考虑粒子间的相互作用 某带电粒子从O点射入 求该粒子从长方形abcd射出的位置 答案 射出点在bc边上且距b点0 08m 针对训练 导学号00622597 多选 如图所示 以O为圆心 MN为直径的圆的左半部分内有垂直纸面向里的匀强磁场 三个不计重力 质量相同 带电荷量相同的带正电粒子a b和c以相同的速率分别沿aO bO和cO方向垂直于磁场射入磁场区域 已知bO垂直MN aO cO和bO的夹角都为30 a
14、b c三个粒子从射入磁场到射出磁场所用时间分别为ta tb tc 则下列给出的时间关系可能正确的是 AD A tatb tcC ta tb tcD ta tb tc 拓展题型2 带电粒子在三角形磁场中的运动 例5 多选 如图所示 直角三角形ABC区域中存在一匀强磁场 比荷相同的两个粒子 不计重力 沿AB方向射入磁场 分别从AC边上的P Q两点射出 则 A 从P点射出的粒子速度大B 从Q点射出的粒子速度大C 从Q点射出的粒子在磁场中运动的时间长D 两个粒子在磁场中运动的时间一样长 审题指导 答案 BD 针对训练 导学号00622598如图所示 直角三角形OAD区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场
15、 D 30 C为AD的中点 现有比荷相同的两个分别带正 负电的粒子 不计重力 沿OC方向同时从O点射入磁场 下列说法正确的是 C A 若有一个粒子从OA边射出磁场 则另一个粒子一定从OD边射出磁场B 若有一个粒子从OD边射出磁场 则另一个粒子一定从CA边射出磁场C 若两个粒子分别从A D两点射出磁场 则它们在磁场中运动的时间之比为2 1D 若两个粒子分别从A D两点射出磁场 则它们在磁场中运动的轨道半径之比为1 考点三带电粒子在有界磁场中运动的临界极值问题 要点透析 1 动态放缩法粒子源发射速度方向一定 大小不同的带电粒子进入匀强磁场时 这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化
16、而变化 如图所示 图中只画出粒子带正电的情景 速度v0越大 运动半径也越大 可以发现这些带电粒子射入磁场后 它们运动轨迹的圆心在垂直速度方向的直线PP 上 由此可得到一种确定临界条件的方法 可以以入射点P为定点 圆心位于PP 直线上 将半径放缩作轨迹 从而探索出临界条件 这种方法称为 放缩法 2 定圆旋转法当带电粒子射入磁场时的速度v大小一定 但射入的方向变化时 粒子做圆周运动的轨迹半径R是确定的 在确定粒子运动的临界情景时 可以以入射点为定点 将轨迹圆旋转 作出一系列轨迹 从而探索出临界条件 如图所示为粒子进入单边界磁场时的情景 A 粒子不可能打到A点B 以 60 飞入的粒子在磁场中运动时间最短C 以 30 飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等D 在AC边界上只有一半区域有粒子射出 典例突破 审题指导 答案 D 导学号00622599 2016 贵州贵阳模拟 如图所示 在荧光屏MN上方分布了水平方向的匀强磁场 磁感应强度的大小B 0 1T 方向与纸面垂直 距离荧光屏h 16cm处有一粒子源S 以速度v 1 106m s不断地在纸面内向各个方向发射比荷 1 108C kg的带正电粒子 不
