高考物理一轮复习第10章磁场第2节磁场对运动电荷的作用课件

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一、洛伦兹力、洛伦兹力的方向和洛伦兹力的公式1.洛伦兹力:磁场对　　　　　　　　　的作用力叫洛伦兹力。①  (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现,二者性质相同,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。
①注:洛伦兹力与安培力的联系及区别
2.洛伦兹力的方向(1)判定方法:左手定则掌心——磁感线　　　　穿入掌心。 四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的　　　　。② 拇指——指向　　　　　　　　的方向。 (2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的　　　　　。③ 
②注:用左手定则判定洛伦兹力方向时,“四指指向”与电荷运动形成等效电流方向相同。
3.洛伦兹力的大小F=　　　　　　,θ为v与B的夹角,如图所示。 (1)v∥B,θ=0°或180°,洛伦兹力F=　　。 (2)v⊥B时,θ=90°,洛伦兹力F=　　　。 (3)v=0时,洛伦兹力F=　　。 
4.洛伦兹力与电场力的比较
二、带电粒子在匀强磁场中的运动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。　　3.基本公式④ (1)向心力公式:qvB=　　　　　　。 (2)轨道半径公式:r=　　　　　　。 
1.判断下列说法的正误。(1)洛伦兹力的方向、粒子运动方向、磁场方向两两相互垂直。(　　)(2)带电粒子的速度大小相同,所受洛伦兹力不一定相同。(　　)(3)洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力。(　　)(4)粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变。(　　)(5)运动电荷进入磁场后(无其他力作用)可能做匀速直线运动。(　　)(6)根据周期公式 得出T与v成反比。(　　)(7)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时,其运动半径与带电粒子的比荷有关。(　　)
2.(新教材人教版选择性必修第二册P10习题改编)下列各图中,运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是(　　)
3.(多选)(2020天津卷)如图所示,在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场,速度方向与y轴正方向的夹角θ=45°。粒子经过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM=a,粒子电荷量为q,质量为m,重力不计。则(　　)A.粒子带负电荷B.粒子速度大小为C.粒子在磁场中运动的轨道半径为aD.N与O点相距( +1)a
答案 AD　解析 由于粒子在磁场力的作用下垂直穿过x轴,根据左手定则可知,粒子带负电荷,A正确;根据题意画图找圆心O',如图所示。结合几何关系有
1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的思想方法和理论依据一般说来,要把握好“一找圆心,二定半径,三求时间”的分析方法。在具体问题中,要依据题目条件和情景而定。解题的理论依据主要是由牛顿第二定律列式:
2.圆心的确定(1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时,可通过入射点和出射点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)。
(2)已知入射方向和入射点、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道的圆心(如图乙所示)。(3)带电粒子在不同边界磁场中的运动①直线边界(进出磁场具有对称性,如图丙所示)。
②平行边界(存在临界条件,如图丁所示)。
③圆形边界(沿径向射入必沿径向射出,如图戊所示)。
3.半径的确定和计算方法二　由几何方法求:一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)计算来确定。
【典例1】 (2016全国卷Ⅱ)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ω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(　　)
答案 A　解析 如图为筒转过90°前后各点位置和粒子运动轨迹示意图。M、N'分别为入射点和出射点,分别作入射速度的垂线和MN'的中垂线,交点即为轨迹圆的圆心O'。根据题意,∠NMN'=45°,O'M与NM延长线的夹角为60°,所以∠O'MN'=75°,∠MO'N'=30°,即轨迹圆的圆心角为30°,转动筒的时间和粒子在磁场中运动的时间相同,
破题 (1)根据粒子入射方向和出射点,确定圆心,求圆心角。(2)求粒子运动周期→根据粒子运动时间与筒运动时间相等求解。(3)求比荷→可根据粒子的周期公式求解。
规律方法带电粒子在磁场中做匀速圆周运动解题“三步法”
1.(2019全国卷Ⅱ)如图,边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面(abcd所在平面)向外。ab边中点有一电子发射源O,可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k,则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为(　　)
2.(2020安徽合肥质检)如图所示为一粒子速度选择器的原理示意图。半径为10 cm的圆柱形桶内有一匀强磁场,磁感应强度大小为1.0×10-4 T,方向平行于轴线向外,圆桶的某直径两端开有小孔,有一粒子源发射出速度连续分布、比荷为2.0×1011 C/kg的带正电粒子,若某粒子出射的速度大小为2 ×106 m/s,粒子间相互作用及重力均不计,则该粒子的入射角θ为(　　)A.30°B.45°C.53°D.60°
答案 B解析 由牛顿第二定律得:过入射速度和出射速度方向作垂线,得到轨迹的圆心O',画出轨迹如图,粒子从小孔a射入磁场,与ab方向的夹角为θ,则粒子从小孔b离开磁场时速度与ab的夹角也为θ,由几何知识得到轨迹所对应的圆心角为2θ,则有: ,解得:θ=45°,故B正确,A、C、D错误。
解答带电 粒子在有界磁场中的临界极值问题的方法技巧
【典例2】 (2020全国卷Ⅱ)如图所示,在0≤x≤h,-∞