202X屆高考物理總復(fù)習(xí)第十二單元磁場(chǎng)第2講帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件

1、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第2講1必備知識(shí)2關(guān)鍵能力1 1洛倫茲力、洛倫茲力的大小和方向洛倫茲力、洛倫茲力的大小和方向(1)洛倫茲力:磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力叫洛倫茲力。(2)洛倫茲力的方向判定方法:左手定則。掌心磁感線垂直穿入掌心。四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。拇指指向洛倫茲力的方向。方向特點(diǎn):FB,Fv,即F垂直于B和v決定的平面。(3)洛倫茲力的大小vB時(shí),洛倫茲力F=0。(=0或180)vB時(shí),洛倫茲力F=qvB。(=90)v=0時(shí),洛倫茲力F=0。答案答案B B1 1洛倫茲力、洛倫茲力的大小和方向洛倫茲力、洛倫茲力的大小和方向1.1 (2018廣東廣州

2、10月考試)圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線,其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,導(dǎo)線中通有大小相同的電流,方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng),它所受洛倫茲力的方向是()。A.向上B.向下C.向左D.向右2 2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)若vB,則帶電粒子不受洛倫茲力,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)若vB,則帶電粒子僅受洛倫茲力作用,在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。如圖所示,帶電粒子在磁場(chǎng)中,圖甲中粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圖乙中粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng),圖丙中粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(3)半徑和周期公式:(vB)

3、D D答案答案2 2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2.1 (2018云南麗江階段檢測(cè))一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,若粒子所帶電荷量不變,動(dòng)能逐漸減小,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示,則下列有關(guān)粒子的運(yùn)動(dòng)方向和所帶電性的判斷正確的是()。A.粒子由a向b運(yùn)動(dòng),帶正電B.粒子由a向b運(yùn)動(dòng),帶負(fù)電C.粒子由b向a運(yùn)動(dòng),帶正電D.粒子由b向a運(yùn)動(dòng),帶負(fù)電ADAD答案答案2 2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2.2 (2018福建龍巖質(zhì)量調(diào)研)(多選)如圖所示,兩個(gè)初速度大小相同、方向不同的同種離子a和b,從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),最后打

4、到屏P上。不計(jì)重力,下列說(shuō)法正確的有()。A.a、b均帶正電B.a在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的短C.a在磁場(chǎng)中飛行的路程比b的短D.a在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一1.帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析(1)圓心的確定方法若已知粒子軌跡上兩點(diǎn)的速度方向,則可根據(jù)洛倫茲力Fv,分別確定兩點(diǎn)處洛倫茲力F的方向,其交點(diǎn)即圓心,如圖甲所示。若已知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)和其中某一點(diǎn)的速度方向,則可作出此兩點(diǎn)的連線(過(guò)這兩點(diǎn)的圓弧的弦)的中垂線,中垂線與垂線的交點(diǎn)即圓心,如圖乙所示。帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子

5、在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一甲帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一(2)平行邊界(存在臨界條件,如圖乙所示)。乙(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出,如圖丙所示)。丙B答案答案解析解析帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一甲解解析析帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一乙方法方法帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一帶電粒子在有界磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法答案答案解析解析D帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電

6、粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一【變式訓(xùn)練1】(2018山東濟(jì)南第二次模擬)如圖甲所示,有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界線SPMN,速率不同的同種帶電粒子從S點(diǎn)沿SP方向同時(shí)射入磁場(chǎng),粒子的帶電荷量相同,其中從a點(diǎn)射出的粒子速度v1的方向與MN垂直;從b點(diǎn)射出的粒子速度v2的方向與MN成60角,設(shè)兩粒子從S到a、b所需時(shí)間分別為t1和t2,則t1t2為(重力不計(jì))()。A.13B.43C.11D.32甲解解析析帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一乙答案答案解析解析B BD D帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一【

7、變式訓(xùn)練2】(2018貴州貴陽(yáng)三校聯(lián)考)(多選)如圖甲所示,在正方形abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。a處有比荷相等的P、Q兩種粒子,P粒子以速度v1沿ab方向垂直射入磁場(chǎng),經(jīng)時(shí)間t1從d點(diǎn)射出磁場(chǎng),Q粒子沿與ab成30角的方向以速度v2垂直射入磁場(chǎng),經(jīng)時(shí)間t2垂直cd射出磁場(chǎng),不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用力,則下列說(shuō)法中正確的是()。甲解解析析帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一乙答案答案解析解析B BD D帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一甲解解析析帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的

8、運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型一題型一乙粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題型二“粒子源”問(wèn)題可以分為兩類,第一類是在同一平面內(nèi)沿某一方向發(fā)射不同速率的同種帶電粒子;第二類是在同一平面內(nèi),沿各個(gè)方向發(fā)射相同速率的同種帶電粒子。第一類粒子源,能在同一平面內(nèi)沿某一方向發(fā)射速率不同的同種帶電粒子(如電子),這些帶電粒子垂直于磁感線射入布滿空間的勻強(qiáng)磁場(chǎng),做同方向旋轉(zhuǎn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),有下列特點(diǎn)(如圖甲):甲(1)各帶電粒子的圓軌跡有一個(gè)公共切點(diǎn),且各圓的圓心分布在同一條直線上。(2)各帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等。(3)速率大的帶電粒子所走過(guò)的路程大,對(duì)應(yīng)大圓。粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題

9、型二第二類粒子源,能在同一平面內(nèi),沿各個(gè)方向發(fā)射相同速率的同種帶電粒子,這些帶電粒子垂直于磁感線射入布滿空間的勻強(qiáng)磁場(chǎng),做同方向旋轉(zhuǎn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),各帶電粒子的圓軌跡半徑相等,運(yùn)動(dòng)周期相等。這類問(wèn)題可以歸結(jié)為這樣一個(gè)幾何模型:如圖乙所示,有一半徑為R的圓,繞圓周上一個(gè)定點(diǎn)P轉(zhuǎn)動(dòng)一周,圓平面掃過(guò)的面積就是以P為圓心,以2R為半徑的圓面積,圓上任意一點(diǎn)都繞P點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)了一周。要準(zhǔn)確把握這一幾何模型,需要認(rèn)識(shí)和區(qū)分三種圓。粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題型二乙答案答案解析解析粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題型二甲20 cm解解析析粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題型二乙解解析析粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題型二方法方法

10、粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題型二用動(dòng)圓法解“粒子源”的臨界問(wèn)題(1)定圓旋轉(zhuǎn)法當(dāng)帶電粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速率v大小一定,但射入的方向變化時(shí),粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R是確定的。在確定粒子運(yùn)動(dòng)的臨界情景時(shí),可以以入射點(diǎn)為定點(diǎn),將軌跡圓旋轉(zhuǎn),作出一系列軌跡,從而探索出臨界條件。如圖甲所示為粒子進(jìn)入單邊界磁場(chǎng)時(shí)的情景。(2)動(dòng)態(tài)放縮法當(dāng)帶電粒子射入磁場(chǎng)的方向確定,但射入時(shí)的速度v大小或磁場(chǎng)的強(qiáng)弱B變化時(shí),粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R隨之變化。在確定粒子運(yùn)動(dòng)的臨界情景時(shí),可以以入射點(diǎn)為定點(diǎn),將軌道半徑放縮,作出一系列的軌跡,從而探索出臨界條件。如圖乙所示,粒子進(jìn)入長(zhǎng)方形邊界OACD從CD邊射出的臨界情景為和。甲答案答案解析解析粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題型二甲解解析析粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題型二乙答案答案解析解析粒子源問(wèn)題粒子源問(wèn)題題型二題型二【變式訓(xùn)練5】(2019江蘇無(wú)錫高三模擬)如圖甲所示,在真空中坐標(biāo)xOy平面的x0區(qū)域內(nèi),有