《高二物理精品学案：第三章 磁场 章末总结（粤教版选修3-1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理精品学案：第三章 磁场 章末总结（粤教版选修3-1）（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章第三章 磁场磁场 章末总结章末总结 学案（粤教版选修学案（粤教版选修 3-13-1）一、 “磁偏转”与“电偏转”的区别 所谓“电偏转”与“磁偏转”是分别利用电场和磁场对运动电荷施加作用，从而控制其运动 方向，但电场和磁场对电荷的作用特点不同，因此这两种偏转有明显的差别. 磁偏转电偏转受力 特征 及运 动规 律若 vB，则洛伦兹力 f洛qvB，使粒 子做匀速圆周运动，v 的方向变化，又 导致 FB的方向变化，其运动规律可由r和 T进行描述mvqB2mqB电场力 FqE 为恒力，粒子做匀变速曲 线运动类平抛运动，其运动规律可由 vxv0，xv0t，vyt，yt2qEm12qEm 进行描述偏转
2、 情况粒子的运动方向能够偏转的角度不受限制，Bt tt，且相等时间内偏vrqBm 转的角度相等粒子运动方向所能偏转的角度 E ，2 且相等时间内偏转的角度不同动能 的变 化由于 f洛始终不做功，所以其动能保持不 变由于 F 与粒子速度的夹角越来越小，所 以其动能不断增大，并且增大得越来越 快图 1 例 1 如图 1 所示，在空间存在一个变化的匀强电场和另一个变化的匀强磁场从 t1 s 开始， 在 A 点每隔 2 s 有一个相同的带电粒子(重力不计)沿 AB 方向(垂直于 BC)以速度 v0射出，恰 好能击中 C 点ABBCl，且粒子在点 A、C 间的运动时间小于 1 s电场的方向水平向右， 场
3、强变化规律如图 2 甲所示；磁感应强度变化规律如图乙所示，方向垂直于纸面求：图 2 (1)磁场方向； (2)E0和 B0的比值； (3)t1 s 射出的粒子和 t3 s 射出的粒子由 A 点运动到 C 点所经历的时间 t1和 t2之比二、有界匀强磁场问题 1有界磁场及边界类型 (1)有界匀强磁场是指在局部空间存在着匀强磁场，带电粒子从磁场区域外垂直磁场方向射入 磁场区域，经历一段匀速圆周运动后，又离开磁场区域 (2)边界的类型，如图 3 所示图 3 2解决带电粒子在有界磁场中运动问题的方法 解决此类问题时，先画出运动轨迹草图，找到粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心位置、半 径大小以及与半径相关的
4、几何关系是解题的关WEHSK键解决此类问题时应注意下列结论： (1)刚好穿出或刚好不能穿出磁场的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切 (2)当以一定的速率垂直射入磁场时，运动的弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场 中运动时间越长 (3)当比荷相同，速率 v 不同时，在匀强磁场中运动的圆心角越大，运动时间越长图 4 例 2 半径为 r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力) 从 A 点以速度 v0垂直磁场方向射入磁场中，并从 B 点射出AOB120，如图 4 所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( )A. B. C. D. 2r3v02 3r3v0r
5、3v03r3v0 听课记录： 图 5 变式训练 1 图 5 是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径 R10 cm 的圆柱形筒内有 B1104 T 的匀强磁场，方向平行于圆筒的轴线在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔a、b，分别作为入射孔和出射孔现有一束比荷 21011 C/kg 的正离子，以不同角度 入qm 射，最后有不同速度的离子束射出其中入射角 30，且不经碰撞而直接从出射孔射出的 离子的速度 v 的大小是( ) A4105 m/s B2105 m/s C4106 m/s D2106 m/s 三、洛伦兹力作用下形成多解的问题 带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于某些条件不确定，使问题
6、出现多解 1带电粒子电性不确定形成多解 带电粒子由于电性不确定，在初速度相同的条件下，正、负带电粒子在磁场中运动轨迹不 同 2磁场方向不确定形成多解 对于某一带电粒子在磁场中运动，若只知道磁感应强度的大小，而不能确定方向，带电粒子 的运动轨迹也会不同 3临界状态不惟一形成多解 带电粒子在洛伦兹力作用下飞入有界磁场时，由于粒子运动轨迹呈圆弧状，因此，它可能穿 过去了，也可能转过大于 180的角度从入射界面这边反向飞出，于是形成了多解 4运动的重复性形成多解 带电粒子在部分是电场、部分是磁场的空间运动时，往往运动具有往复性，因而形成多解 例 3 如图 6 所示，长为 L 的水平极板间，有垂直纸面向
7、里的匀强磁场，磁感应强度为 B，板 间距离为 L，极板不带电现有质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子(重力不计)，从左边极 板间中点处垂直磁场以速度 v 水平入射欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是( )图 6A使粒子速度 vBqL4mB使粒子速度 v5BqL4mC使粒子速度 vBqL4mD使粒子速度vBqL4m5BqL4m 听课记录： 图 7 变式训练 2 如图 7 所示，左右边界分别为 PP、QQ的匀强磁场的宽度为 d，磁感应强度 大小为 B，方向垂直纸面向里一个质量为 m、电荷量为 q 的微观粒子，沿图示方向以速度 v0垂直射入磁场欲使粒子不能从边界 QQ射出，粒子入射速度 v0的最大
8、值可能是( )A. B.Bqdm2 2BqdmC. 2 2BqdmD.2Bqd2m 【即学即练】图 8 1如图 8 所示，一带正电的粒子沿平行金属板中央直线以速度 v0射入互相垂直的匀强电场 和匀强磁场区域，粒子质量为 m、带电荷量为 q，磁场的磁感应强度为 B，电场强度为 E， 粒子从 P 点离开电磁场区域时速度为 v，P 与中央直线相距为 d.下列说法正确的是( ) A粒子在运动过程中所受磁场力可能比所受电场力小B粒子沿电场方向的加速度大小始终是Bqv0Eqm C粒子的运动轨迹是抛物线D粒子到达 P 时的速度大小 vv2 02Eqdm 2.图 9 如图 9 所示，表面粗糙的斜面固定于地面上
9、，PThPfQB并处于方向垂直纸面向外、强度为 B 的匀强 磁场中质量为 m、带电量为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( ) 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 DB 很大时，滑块可能静止于斜面上 3.图 10 如图 10 所示，为一速度选择器的原理图，K 为电子枪，由枪中沿 KA 方向射出的电子速度大 小不一，当电子通过方向互相垂直的匀强电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进 并通过小孔 S，设产生匀强电场的平行板间电压为 300 V，间距为 5 cm，垂直纸面的匀强磁 场的磁感应
10、强度为 0.06 T，则：(电子的质量不计) (1)磁场的指向应该向里还是向外？ (2)速度为多大的电子才能通过小孔？参考答案 知识体系构建运动 N BS 右 B I 左 B v FILmvqB2mqB解题方法探究 例 1 (1)垂直纸面向外 (2)2v01 (3)2 解析 (1)由题图可知，电场与磁场是交替存在的，即同一时刻不可能同时既有电场，又有磁 场根据题意，对于同一粒子，从点 A 到点 C，它只受电场力或磁场力中的一种粒子能在 电场力作用下从点 A 运动到点 C，说明受向右的电场力，又因场强方向也向右，故粒子带正 电因为粒子能在磁场力作用下由点 A 运动到点 C，说明它受到向右的磁场力
11、，又因其带正 电，根据左手定则可判断出磁场方向垂直于纸面向外 (2)粒子只在磁场中运动时，它在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动因为 ABBCl，则运动 半径 Rl.由牛顿第二定律知：qv0B0，则 B0.mv2 0Rmv0ql 粒子只在电场中运动时，它做类平抛运动，从点 A 到点 B 方向上，有 lv0t.从点 B 到点 C 方向上，有 a，l at2.解得 E0，则.qE0m122mv2 0qlE0B02v01(3)t1 s 射出的粒子仅受到电场力作用，则粒子由 A 点运动到 C 点所经历的时间 t1，因lv0E0，2mv2 0ql则 t1.2mv0qE0t3 s 射出的粒子仅受到磁场力作用，则
12、粒子由 A 点运动到 C 点所经历的时间 t2 T，因为14T，2mqB0所以 t2.故 t1t22.m2qB0例 2 D 从弧所对圆心角 60，知 t T.但题中已知条件不够，没有此选项，另AB16m3qB想办法找规律表示 t.由匀速圆周运动 t，从图示分析有 R r，则：R rABv03AB3r，则 t .D 正确333ABv03r3v0 变式训练 1 C 例 3 AB 粒子速度的大小将影响到带电粒子轨道半径，分析速度大时粒子运动情况和速度 小时粒子的运动情况问题归结为求粒子能从右边穿出的运动半径临界值 r1和从左边穿出的 运动半径临界值 r2，轨迹如图所示粒子刚好从右边穿出时圆心在 O
13、点，有 r L22，得 r1 L.2 1(r1L2)54又因为 r1，得 v1，所以 v时粒子能从右边穿出来源:高.考.资.源.网mv1qB5BqL4m5BqL4m粒子刚好从左边穿出时圆心在 O点，有 r2 ，得 v2.12L2L4qBL4m所以 v时，粒子能从左边穿出qBL4m 变式训练 2 BC 即学即练 1AD 由题意知，带正电的粒子从中央线的上方离开混合场，说明在进入电、磁场时，竖 直向上的洛伦兹力大于竖直向下的电场力在运动过程中，由于电场力做负功，洛伦兹力不 做功，所以粒子的动能减小，从而使所受到的磁场力可能比所受电场力小，选项 A 正确又 在运动过程中，洛伦兹力的方向不断发生改变，
14、其加速度大小也是变化的，运动轨迹是复杂的曲线而并非简单的抛物线，所以选项 B、C 错误由动能定理得：Eqd mv2 mv ，12122 0故选项 D 正确 2C 据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C 对随着滑块速度的变化， 洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A 错B 越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定 理，滑块到达地面时的动能就越小，B 错由于开始滑块不受洛伦兹力时就能下滑，故 B 再 大，滑块也不可能静止在斜面上 3(1)垂直纸面向里 (2)105 m/s 解析 (1)因电场力竖直向上，故洛伦兹力应向下，由左手定则可判断，磁场方向应垂直纸面 向里(2)能通过的电子必须满足 qEqvB，故 v 代入数据可得 v105 m/s.EB
