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1、高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 1页 第 3单元 磁场对运动电荷的作用力 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 2页 考点及模型 的构建 探秘规律 升华技巧 突破压轴技压群雄 课时作业 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 3页 考点及模型的构建 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 4页 一 、 洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力 1 洛伦兹力的大小： f 为 B与 当 B f 当 B f 0. 2 洛伦兹力的方向 f B且 f v， 即垂直于 B与 f、 v、 要注意判断时四指指正电荷运动方向或负电荷运动的反方
2、向 (总之 ， 四指指向电流或等效电流的方向 ) 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 5页 【 例 1】 (2013安徽 )图中 a、 b、 c、 其横截面位于正方形的四个顶点上 ， 导线中通有大小相同的电流 ， 方向如图所示 一带正电的粒子从正方形中心 它所受洛伦兹力的方向是 ( ) A 向上 B 向下 C 向左 D 向右 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 6页 【 解析 】 根据题意 ， 由右手螺旋定则 ， 则有 b与 而 a与 由右手螺旋定则 ， 则得磁场方向水平向左 ， 当一带正电的粒子从正方形中心 它所受洛伦兹力的方向 ， 根据左手定则可知 ，
3、向下 故 A、 C、 【 答案 】 B 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 7页 3 洛伦兹力的特征 洛伦兹力与电荷运动状态有关：当 v 0时 ， f 0； v0但B f 0. 由于洛伦兹力方向与速度方向垂直 ， 故洛伦兹力对运动电荷不做功 ， 不能改变运动电荷的速度大小和电荷的动能 ，但洛伦兹力可以改变运动电荷的速度方向和运动电荷的动量 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 8页 4 安培力是洛伦兹力的宏观表现 如右图所示 ， 设导体单位体积自由电荷数为 n， 每个自由电荷电量 q， 定向移动速度为 v， 现选取长为 L 其受的安培力为 F 其中 I 以 F
4、 导体内自由电荷总数为 F/( 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 9页 注意：以上推导的基础是磁场与运动电荷的速度垂直 ，否则 更为一般的表达式为 f 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 10页 【 例 2】 有关洛伦兹力和安培力的描述 ， 正确的是( ) A 通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用 B 安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 C 带电粒子在匀强磁场中运动受到洛伦兹力做正功 D 通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 11页 【 解析 】 通电直导线与磁场平行 ， 不
5、受安培力 ， 选项 安培力方向与磁场垂直 ， 选项 洛伦兹力对带电粒子不做功 ， 选项 安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 ， 选项 【 答案 】 B 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 12页 二 、 带电粒子在匀强磁场中的运动 1 带电粒子仅受磁场力作用下 (电子 、 质子 、 ， 初速度的方向与磁场方向垂直时 ， 带电粒子在垂直于磁感线平面内以入射速度 v， 做速度平面上的匀速圆周运动 思考： 请自己证明为什么在此平面上做匀速圆周运动 ，如果 B与 ， 则做什么样的运动 ？ 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 13页 2 带电粒子在垂直于匀强磁
6、场的平面内做匀速圆周运动的分析 推导半径、周期、角速度等物理量的表达式的指导思想 ( 根源 ) ：牛顿运动定律 F ( 1) 轨道半径公式： f 洛 f 向 ，即 qB v 以 R m 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 14页 ( 2) 周期、频 率和角速度公式： 周期 T 2 率 f 1Tm，角速度 2T 2 f 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 15页 【名师点拨】 以上对半径、周期等的推导结论属于二级结论，但它们又是重要的二级结论，如果在选择和填空中可以直接使用，但是如果要在计算题中，则要把推导的过程写出，因为半径的表达式不是基本公式，必须写出以下
7、过程 qB v 出 R m 然后再代入相关量运算 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 16页 【 例 3】 右图是科学史上一张著名的实验照片 ， 显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹 云室旋转在匀强磁场中 ， 磁场方向垂直照片向里 云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用 分析此径迹可知粒子 ( ) 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 17页 A 带正电 ， 由下往上运动 B 带正电 ， 由上往下运动 C 带负电 ， 由上往下运动 D 带负电 ， 由下往上运动 【解析】 粒子穿过金属板后，速度变小，由半径公式 rm 径变小，粒子运动方向为由下向
8、上；又由于洛伦兹力的方向指向圆心，由左手定则，可知粒子带正电选项A 正确 【 答案 】 A 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 18页 三、回旋加速器 1 用途：提供高能粒子 2 构造：真空中两个 D 型金属盒、电磁铁、粒子源、高频电源、引出装置 3 原理：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，周期T 2 轨道半径和速率无关使高频交变电场的周期和粒子运动周期相同，就会使粒子每次经电场时都会被加速，动能一次次增大 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 19页 【 名师点拨 】 回旋加速器使人类在获得较高能量粒子方面前进了一步 ， 并且和多级加速装置比较 可以节省空
9、间 ， 但是当粒子能量很高时 相对论效应就比较显著 ， 粒子质量明显增加 ， 影响了运动周期 ， 交变电场的频率和运动频率不再一致 破坏了加速器的工作条件 (即同步加速 )， 因此在加速更高能量粒子方面就不便使用回旋加速器 ， 而采用直线加速器 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 20页 4 影响从加速器引出的最大动能的因素 2m 此可以看出，对于一定的带电粒子来说， q 、 m 一定，加速器的半径越大，粒子的动能越大但是， B 增大，单从上面的表达式看，动能是增大， 但由于 型盒中运转的周期 T 2 果要增大 B ，必须同时改变运转周期，达到同步加速才可，所以不能单纯增加
10、B 来改变动能 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 21页 【 例 4】 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器 ， 其原理如图所示 ， 这台加速器由两个铜质 1、 其间留有空隙 ， 下列说法正确的是 ( ) A 离子由加速器的中心附近进入加速器 B 离子由加速器的边缘进入加速器 C 离子从磁场中获得能量 D 离子从电场中获得能量 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 22页 【 解析 】 离子由加速器的中心附近进入加速器 ， 从电场中获取能量 ， 最后从加速器边缘离开加速器 ， 选项 A、 【 答案 】 考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 )
11、第 23页 探秘规律升 华技巧 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 24页 带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析方法 一 、 圆心的确定 基本的思路：圆心一定在与速度方向垂直的直线上 ， 并且也在圆中一根弦的中垂线上 有两种方法： 1 已知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迹的圆心 ， 如图所示 ， 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 25页 2 已知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
12、的圆心 ， 如上图所示 ， 二 、 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 (或圆心角 ) 并注意以下两个重要的几何特点： 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 26页 1 粒子速度的偏向角 ()等于回旋角 ()， 并等于弦 弦切角 )的 2倍 ， 如图所示 ， 即 2 t. 2 相对的弦切角 ()相等 ， 与相邻的弦切角 ()互补 ， 即 180 . 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 27页 【 例 1】 如图甲所示 ， 建立 两平行极板P、 极板长度和板间距均为 l，第一 、 四象限有磁场 ， 方向垂直于 位于极板左侧的粒子源沿 m、 电量为 q、 速度相同 、 重力不计的带电粒子在 0 3不考虑板边缘的影响 ) 已知 t 0时刻进入两板间的带电粒子恰好在 上述m、 q、 l、 (不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况 ) 高考调研 第八章 磁场 高三物理 (新课标版 ) 第 28页 ( 1) 求电压 U 0 的大小 ( 2) 求12t 0 时进入两板间的带电粒子在磁场中
