（人教通用版）2020高考物理 第9章 第2講 磁場對運動電荷的作用課件.ppt

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1、磁場,第 九 章,第2講磁場對運動電荷的作用,知識梳理自測,1洛倫茲力：磁場對____________的作用力。 2洛倫茲力的方向(左手定則)： (1)伸出左手，使拇指與其余四個手指________，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)。 (2)讓磁感線從掌心進入，并使________指向正電荷運動的方向(或負電荷運動的反方向)。,知識點1,洛倫茲力,運動電荷,(3)________所指的方向就是運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。 如圖，表示__________運動的方向或__________運動的反方向，表示________的方向，表示____________的方向。,垂直,四指,拇指,正電荷,負電

2、荷,磁場,洛倫茲力,3洛倫茲力的大?。篎_______________，是v與B之間的夾角。 (1)當(dāng)vB時，F(xiàn)_____。 (2)當(dāng)vB時，F(xiàn)__________。,qvBsin,,0,qvB,1洛倫茲力的特點：由于洛倫茲力F______，F(xiàn)______，即F垂直于B和v決定的________，所以洛倫茲力不改變帶電粒子速度的________，或者說，洛倫茲力對帶電粒子__________。 2粒子的運動性質(zhì)： (1)若v0B，則粒子________________，在磁場中做________________。 (2)若v0B，則帶電粒子在勻強磁場中做________________。,知識

3、點2,帶電粒子在勻強磁場中的運動,B,v,平面,大小,不做功,不受洛倫茲力,勻速直線運動,勻速圓周運動,思考：(1)為什么帶電粒子在電場力、重力和洛倫茲力共同作用下的直線運動只能是勻速直線運動？ 答案如果是變速，則洛倫茲力會變化，而洛倫茲力總是和速度方向垂直，所以就不可能是直線運動。 (2)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時，T、f和的大小與速度v有關(guān)嗎？與哪些因素有關(guān)？, ,1(2018河北邯鄲月考)有關(guān)靜電力與洛倫茲力，以下說法正確的是() A靜電場中的電荷一定會受到靜電力的作用，磁場中的運動電荷一定會受到洛倫茲力的作用 B靜電力一定會對電場中的運動電荷做功，而洛倫茲力對磁場中的

4、運動電荷則一定不做功 C靜電力方向與電場線方向平行，洛倫茲力方向也與磁感線方向平行 D靜電力和洛倫茲力的大小均與電荷的電量大小成正比,D,解析電荷在電場中一定會受到靜電力的作用，而磁場中運動電荷的速度方向與磁場方向平行時，不會受到洛倫茲力的作用，A錯誤；當(dāng)電場力與電荷的速度方向垂直時，電場力對電荷不會做功，而洛倫茲力對磁場中的運動電荷一定不做功，B錯誤；電場力與該點電場線的切線方向相同或相反，而洛倫茲力與磁感線的方向垂直，C錯誤；根據(jù)靜電力公式FqE和洛倫茲力公式FqvB可知，D正確。,2(2017安徽安慶二模)美麗的安慶處在北緯30度附近，一束帶負電的粒子從太空沿地球半徑方向飛向安慶振風(fēng)塔，

5、由于受到地磁場的作用，粒子的運動方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn)，該束帶電粒子偏轉(zhuǎn)方向是() A向東 B向西 C向南 D向北 解析運動粒子帶負電，而地磁場的水平分量由南向北，所以根據(jù)左手定則可以判斷，粒子所受洛倫茲力的方向向西，應(yīng)向西偏轉(zhuǎn)，B正確。,B,,3一個重力不計的帶電粒子垂直進入勻強磁場，在與磁場垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運動。則下列能表示運動周期T與半徑R之間的關(guān)系圖象的是(),D,核心考點突破,1洛倫茲力的特點 (1)洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷的速度方向和磁場方向共同確定的平面，所以洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，即洛倫茲力永不做功。 (2)當(dāng)電荷運動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也

6、隨之變化。 (3)用左手定則判斷負電荷在磁場中運動所受的洛倫茲力時，要注意將四指指向電荷運動的反方向。,考點一,對洛倫茲力的理解,2洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別 (1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力。 (2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功。 3洛倫茲力與電場力的比較,例 1,B,(2018浙江嘉興檢測)(多選)如圖所示，兩根彼此絕緣的金屬導(dǎo)線平行放置，導(dǎo)線中通入等大、反向的電流，一帶正電的電荷沿中軸線射入，不計電荷的重力。則關(guān)于該電荷的運動情況，下列說法正確的是( ) A粒子不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿中軸線做勻速直線運動 B粒子將會向右偏轉(zhuǎn)，且速率保持不變 C若粒子由P點垂直

7、紙面向里射入，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn) D若粒子由P點垂直紙面向里射入，將會發(fā)生偏轉(zhuǎn),類題演練 1 ,BC,,解析由安培定則可知P點磁場方向垂直紙面向外，正電荷沿中軸線射入，由左手定則可知，粒子受到向右的洛倫茲力，而洛倫茲力始終與速度方向垂直，對粒子不做功，故速率保持不變，A錯誤，B正確；若粒子由P點垂直紙面向里射入，粒子不受洛倫茲力，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，C正確，D錯誤。,1帶電粒子在有界磁場中的圓心、半徑及運動時間的確定 (1)圓心的確定 基本思路：與速度方向垂直的直線和圖中弦的中垂線一定過圓心。 兩種常見情形：,考點二,帶電粒子在有界勻強磁場中的運動,.已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂

8、直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖甲a所示，圖中P為入射點，M為出射點)。,,.已知入射點和出射點的位置時，可以先通過入射點作入射方向的垂線，再連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖甲b所示，圖中P為入射點，M為出射點)。,2帶電粒子在有界磁場中運動的常見情形 (1)直線邊界(進出磁場具有對稱性，如圖所示),,(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示),,(3)圓形邊界 圓形邊界的對稱性：粒子沿半徑方向進入有界圓形磁場區(qū)域時，若入射速度方向指向勻強磁場區(qū)域圓的圓心，則出射時速度方向的反向延長線必經(jīng)過該區(qū)域圓的圓心，如圖甲。 若粒

9、子的偏轉(zhuǎn)半徑與圓形磁場區(qū)域半徑相等，則從圓周上同一點沿不同的方向射入的粒子必沿平行于入射點切線的方向射出，如圖乙。,,例 2,,ABC,規(guī)律總結(jié)： 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動解題“三步法” (1)畫軌跡：即確定圓心，畫出運動軌跡。 (2)找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應(yīng)強度、運動速度的聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運動時間的聯(lián)系，在磁場中的運動時間與周期的聯(lián)系。 (3)用規(guī)律：即牛頓運動定律和圓周運動的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式。,類題演練 2 ,C,1帶電粒子電性不確定形成多解 受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電，也可能帶負電，在相同的初速度的條件下，正、負粒子在磁場中運動軌跡不同，形成多解。

10、如圖(1)，帶電粒子以速率v垂直進入勻強磁場，如帶正電，其軌跡為a，如帶負電，其軌跡為b。,考點三,帶電粒子在磁場中運動的多解問題,,2磁場方向不確定形成多解 有些題目只告訴了磁感應(yīng)強度大小，而未具體指出磁感應(yīng)強度方向，此時必須要考慮磁感應(yīng)強度方向不確定而形成的多解。 如圖(2)，帶正電粒子以速率v垂直進入勻強磁場，如B垂直紙面向里，其軌跡為a，如B垂直紙面向外，其軌跡為b。,3臨界狀態(tài)不惟一形成多解 帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場時，由于粒子運動軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過去了，也可能轉(zhuǎn)過180從入射界面這邊反向飛出，如圖(3)所示，于是形成了多解。,4運動的往復(fù)性形成多解 帶電粒子

11、在部分是電場、部分是磁場的空間運動時，運動往往具有往復(fù)性，從而形成多解 。如圖(4)所示。,,例 3,BD,,類題演練 3 ,AD,,階段培優(yōu)微專題,帶電粒子在磁場中運動的臨界極值問題 解決此類問題常用的結(jié)論有： (1)臨界值 剛好穿出(穿不出)磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切。,(2)時間極值 當(dāng)速度v一定時，弧長(弦長)越長，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場中運動的時間越長。 當(dāng)速度v變化時，圓心角大的運動時間長。 (3)磁場區(qū)域面積極值 若磁場邊界為圓形時，從入射點到出射點連接起來的線段就是圓形磁場的一條弦，以該條弦為直徑的圓就是最小圓，可求出圓形磁場區(qū)的最小面積。,

12、例 4,類題演練 4 ,BC,2年高考模擬,C,2(2018遼寧沈陽一檢)(多選)如圖所示，垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域?qū)挾葹閐，縱向范圍足夠大?，F(xiàn)有一群電子從坐標原點O以相同的速率v沿紙面不同方向進入磁場。若電子在磁場中運動的軌道半徑為d，則下列判斷正確的是( ),,AC,AB,4(2017全國卷)如圖，空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場。在x0區(qū)域，磁感應(yīng)強度的大小為B0；x0區(qū)域，磁感應(yīng)強度的大小為B0(常數(shù)1)。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的帶電粒子以速度v0從坐標原點O沿x軸正向射入磁場，此時開始計時，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時，求(不計重力) (1)粒子運動的時間； (2)粒子與O點間的距離。,,