江蘇省高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 2 磁場對運動電荷的作用課件.ppt

第九章磁場 第2講磁場對運動電荷的作用 1 熟練掌握用左手定則判斷磁場對運動電荷的作用力 2 根據(jù)磁場對電流的作用推導(dǎo)洛倫茲力的公式f洛 qvb 3 熟練應(yīng)用公式f洛 qvb進(jìn)行洛倫茲力大小的有關(guān)計算 4 明確帶電粒子做圓周運動的圓心和運動時間 5 帶電粒子在有界磁場中的多解問題和極值問題 1 洛倫茲力 在磁場中所受的力 可以用 判斷洛倫茲力的方向 讓磁感線垂直穿過手掌 四指指向 的方向 此時 的方向就是洛倫茲力的方向 若帶電粒子為正電荷 四指指向就是 若帶電粒子為負(fù)電荷 四指應(yīng)指向 洛倫茲力的方向既與電荷的運動方向 又與磁場方向 即f垂直于 運動電荷 左手定則 等效電流 大拇指所指 帶電粒子的運動方向 粒子運動的反方向 垂直 垂直 v和b所在平面 2 洛倫茲力公式 f洛 為 與 的夾角 3 電視機(jī)顯像管的工作原理 應(yīng)用了電子束的 使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場是由 對線圈產(chǎn)生的 叫做 qvbsin 速度方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向 磁偏轉(zhuǎn) 兩 偏轉(zhuǎn)線圈 不做功 速度方向 1 洛倫茲力和安培力的關(guān)系洛倫茲力是運動電荷在磁場中受到的力 而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 2 洛倫茲力方向的特點 1 洛倫茲力的方向與電荷運動的方向和磁場方向都垂直 即洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場方向確定的平面 2 用左手定則判定負(fù)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 對洛倫茲力的理解 3 洛倫茲力與電場力的比較 特別提醒 洛倫茲力對電荷不做功 安培力對通電導(dǎo)線可做正功 可做負(fù)功 也可不做功 電場力對電荷可做正功 可做負(fù)功 也可不做功 典題演示1 2015 海南卷 如圖 a是豎直平面p上的一點 p前有一條形磁鐵垂直于p 且s極朝向a點 p后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場的共同作用下 在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過a點 在電子經(jīng)過a點的瞬間 條形磁鐵的磁場對該電子的作用力的方向 a 向上b 向下c 向左d 向右 解析 條形磁鐵的磁感線方向在a點為垂直p向外 粒子在條形磁鐵的磁場中向右運動 所以根據(jù)左手定則可得電子受到的洛倫茲力方向向上 a正確 a 典題演示2 2016 金陵中學(xué) 真空中有兩根足夠長直導(dǎo)線ab cd平行放置 通有恒定電流i1 i2 導(dǎo)線ab的電流方向如圖 在兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi) 一帶電粒子由p運動到q 軌跡如圖中pnq所示 nq為直線 粒子重力忽略不計 下列說法中正確的是 a 該粒子帶正電b 粒子從p到q的過程中動能增加c 導(dǎo)線cd中通有從c到d方向的電流d 導(dǎo)線cd電流i2小于導(dǎo)線ab電流i1 c 解析 由安培定則可知帶電粒子由p運動到q 磁場垂直紙面向外 由軌跡和力及左手定則可知 粒子帶負(fù)電 故a錯誤 由于洛倫茲力不做功 所以粒子從p到q的過程中動能不變 故b錯誤 由圖可知nq為直線 說明合磁場為零 由安培定則可知導(dǎo)線cd中通有從c到d方向的電流 故c正確 由于直線nq靠近導(dǎo)線ab 故導(dǎo)線cd電流i2大于導(dǎo)線ab電流i1 故d錯誤 1 分析方法 找圓心 求半徑 確定轉(zhuǎn)過的圓心角的大小是解決這類問題的前提 確定軌道半徑和給定的幾何量之間的關(guān)系是解題的基礎(chǔ) 有時需要建立運動時間t和轉(zhuǎn)過的圓心角 之間的關(guān)系作為輔助 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 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運動 兩種情形 a 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入射方向和出射方向的垂線 兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心 如圖1所示 圖中p為入射點 m為出射點 b 已知入射方向和出射點的位置時 可以通過入射點作入射方向的垂線 連接入射點和出射點 作連線的中垂線 這兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心 如圖2所示 圖中p為入射點 m為出射點 圖1 圖2 2 半徑的確定利用平面幾何關(guān)系 求出該圓的可能半徑 或圓心角 求解時注意以下幾個重要的幾何特點 圖3 ac 典題演示4 多選 2015 淮安二模 如圖所示 在xoy平面的第 象限內(nèi)存在垂直xoy平面向里 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場 兩個相同的帶電粒子以相同的速度v0先后從y軸上坐標(biāo) 0 3l 的a點和b點 坐標(biāo)未知 垂直于y軸射入磁場 在x軸上坐標(biāo) l 0 的c點相遇 不計粒子重力及其相互作用 根據(jù)題設(shè)條件可以確定 a 帶電粒子在磁場中運動的半徑b 帶電粒子的電荷量c 帶電粒子在磁場中運動的時間d 帶電粒子的質(zhì)量 ac 粒子在相鄰多個磁場中連續(xù)運動時 會畫出不同的軌跡 從復(fù)雜的軌跡中找出規(guī)律 尋找解決問題的突破口 解這類問題時 關(guān)鍵在于能畫出軌跡 弄清楚粒子的運動過程 找出粒子在不同磁場中運動的聯(lián)系 借助圓周運動的特點解決問題 帶電粒子在相鄰多個磁場中的運動 c 典題演示6 2015 常州一模 如圖所示 多個有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域和無場區(qū)域平行間隔排列 其中磁場的寬度均為d 無場區(qū)域的寬度均為d0 磁場方向垂直紙面向內(nèi) 長度足夠長 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 在區(qū)域1磁場中 一個帶負(fù)電的粒子從邊界上的a點沿邊界方向射出 粒子質(zhì)量為m 電荷量為 q 不計重力 1 如果粒子只在區(qū)域1中運動 求粒子射出的最大速度 2 如果粒子從a點射出后 經(jīng)過區(qū)域1 2 3后又回到a點 求它運動一周的周期 3 如果粒子從a點射出后還能再次返回a點 求粒子從a點射出時速度的大小 1 2015 新課標(biāo) 卷 兩相鄰的勻強(qiáng)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同 方向平行 一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子 不計重力 從較強(qiáng)磁場區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場區(qū)域后 粒子的 a 軌道半徑減小 角速度增大b 軌道半徑減小 角速度減小c 軌道半徑增大 角速度增大d 軌道半徑增大 角速度減小 d b 解析 粒子帶正電 根據(jù)左手定則 判斷出粒子受到的洛倫茲力方向向右 軌跡如圖所示 3 2016 四川卷 如圖所示 正六邊形abcdef區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場 一帶正電的粒子從f點沿fd方向射入磁場區(qū)域 當(dāng)速度大小為vb時 從b點離開磁場 在磁場中運動的時間為tb 當(dāng)速度大小為vc時 從c點離開磁場 在磁場中運動的時間為tc 不計粒子重力 則 a vb vc 1 2 tb tc 2 1b vb vc 2 1 tb tc 1 2c vb vc 2 1 tb t