高三復習磁場對運動電荷作用

1、關于高三復習磁場對運動電荷的作用第一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.磁場對電流有安培力的作用，而電流是由電荷定向運動形成的。所以磁場對電流的安培力就是磁場對運動電荷的洛倫茲力作用力的宏觀表現。即： 安培力是洛倫茲力的宏觀表現。 洛倫茲力是安培力的微觀本質。第二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.洛倫茲力的方向-左手定則vv1、伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷運動的方向，那么拇指所指的方向就使運動的正電荷所受洛倫茲力的方向。 2、若四指指向負電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力

2、的方向。ff。洛倫茲力的方向，既垂直于磁場B的方向又垂直于電荷運動速度v方向。第三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3.洛倫茲力總是跟運動的電荷的速度方向垂直，所以洛倫茲力只能改變運動電荷的速度方向，而不改變速度的大小。即：洛倫茲力對帶電粒子始終不做功！。4、洛倫茲力的大小。當帶電粒子的運動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力最小-f=0。當帶電粒子的運動方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力最大- f=qVB 。第四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月討論與交流：5.帶電粒子“平行”于磁場方向進入：做勻速直線運動，帶電粒子“垂直”于磁場方向進入：做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力帶電粒子在磁

3、場中做圓周運動的周期：半徑與速度大小成正比，周期與速度大小無關！。第五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月應用：質譜儀qE=qvB1第六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月回旋加速器 工作原理：利用電場對帶電粒子的加速作用和磁場對運動電荷的偏轉作用來獲得高能粒子，這些過程在回旋加速器的核心部件兩個D形盒和其間的窄縫內完成。 。第七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 磁流體發(fā)電機如圖所示，等離子噴入磁場區(qū)域，磁場區(qū)域中有兩塊金屬板A和B，正、負離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉而聚集到A、B板產生電勢差最大電勢差可達 (B為磁感應強度，d為兩板間距，v為噴射速度)Bdv第八張，

4、PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、畫軌跡1、已知入射方向和出射方向：vV通過入射點和出射點作垂直于入射方向和出射方向的直線,交點就是軌跡的圓心2、已知入射方向和出射點的位置：vP圓心圓心通過入射點作入射方向的垂線,連接入射點和出射點,作其連線的中垂線, 交點就是圓弧的圓心6.確定圓心找半徑第九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、找關系（1）（為圓周角，單位為度）（2）（為圓周角，單位為弧度）2、時間關系：1、角度關系：（1）圓心角：（2）偏向角：（3）弦切角：第十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1、直線邊界（進出磁場具有對稱性）2、平行邊界（存在臨界條件）3、圓形邊

5、界（沿徑向射入必沿徑向射出）注意：從一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角（弦切角）相等。帶電粒子沿徑向射入圓形磁場區(qū)域內，必從徑向射出。關注幾種常見圖形的畫法，如圖所示：帶電粒子在有界勻強磁場中的動態(tài)分析第十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月如圖，在陰極射管正下方平行放置一根通有足夠強直流電流的長直導線，且導線中電流方向水平向右，則陰極射線將會()A.向上偏轉 B.向下偏轉C.向紙內偏轉 D.向紙外偏轉P205 5A第十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月帶電粒子進入云室會使云室中的氣體電離，從而顯示其運動軌跡。如圖所示是在有勻強磁場云室中觀察到的粒子的軌跡，

6、a和b是軌跡上的兩點，勻強磁場B垂直紙面向里。該粒子在運動時，其質量和電量不變，而動能逐漸減少，下列說法正確的是P205 A粒子先經過a點，再經過b點B粒子先經過b點，再經過a點C粒子帶負電D粒子帶正電VR小則EK小AC第十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 電子自靜止開始經M、N板間（兩板間的電壓為U）的電場加速后從A點垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強磁場中，電子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L，如圖所示。 （1）正確畫出電子由靜止開始直至離開勻強磁場時的軌跡圖;（用尺和圓規(guī)規(guī)范作圖） （2）求勻強磁場的磁感應強度B。（已知電子的質量為m，電荷量為e）P203例題1第十四張

7、，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月解：（1）作電子經電場和磁場中的軌跡圖，如圖所示(2)設電子在M、N兩板間經電場加速后獲得的速度為v,由動能定理得 eU= mv2 電子進入磁場后做勻速圓周運動，設其半徑為r,則 evB=m 由幾何關系得r2=(r-L)2+d2 聯立求解式得B= 第十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月在以坐標原點O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內，存在磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場，如圖所示。一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與x軸的交點A處以速度v沿x方向射入磁場，恰好從磁場邊界與y軸的交點C處沿y方向飛出。（1）請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其

8、比荷q/m；（2）若磁場的方向和所在空間范圍不變，而磁感應強度的大小變?yōu)锽，該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場，但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60角，求磁感應強度B多大？此次粒子在磁場中運動所用時間t是多少？P203例題第十六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月解：（1）由幾何知識知帶電粒子在磁場中運動的半徑為R=r，則有：qvB=mv2/r 解得：q/mv/Br （2）由幾何知識得帶電粒子在磁場B中做勻速圓周運動的圓心角，半徑為：，根據牛頓第二定律有： 解得： 粒子在磁場中運動所用時間t是：第十七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月如圖16（a）所示，左為某同學設想的

9、粒子速度選擇裝置，由水平轉軸及兩個薄盤N1、N2構成，兩盤面平行且與轉軸垂直，相距為L，盤上各開一狹縫，兩狹縫夾角可調（如圖16（b）；右為水平放置的長為d的感光板，板的正上方有一勻強磁場，方向垂直紙面向外，磁感應強度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平方向射入N1，能通過N2的粒子經O點垂直進入磁場。 O到感光板的距離為，粒子電荷量為q,質量為m,不計重力。 若兩狹縫平行且盤靜止（如圖16（c），某一粒子進入磁場后，數值向下打在感光板中心點M上，求該粒子在磁場中運動的時間t; 若兩狹縫夾角為0，盤勻速轉動，轉動方向如圖16（b）.要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1、P2連線上，試分

10、析盤轉動角速度的取值范圍（設通過N1的所有粒子在盤轉圈的時間內都能到達N2）。 P203例題3第十八張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月解析:（1）粒子運動半徑為 由牛頓第二定律 勻速圓周運動周期 粒子在磁場中運動時間 （2）如答圖2。設粒子運動臨界半徑分別為R1和R2 設粒子臨界速度分別為 和 ，由式，得 若粒子通過轉盤，由題設可知 聯立，得對應轉盤的轉速分別為 粒子要打在感光板上，需滿足條件 900第十九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 長為l 的水平極板間有如圖所示的勻強磁場，磁感強度為B，板間距離也為l ?，F有一質量為 m 、帶電量為 +q 的粒子從左邊板間中點處沿垂直

11、于磁場的方向以速度 v0射入磁場，不計重力。要想使粒子不打在極板上，則粒子進入磁場時的速度 v0 應滿足什么條件?ll v abcdP203變式3第二十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 v0 q B l / 4 m 或 v0 5 q B l / 4 m解：若剛好從a 點射出，如圖：R- l/2Rll v abcdr=mv1/qB=l/4 v1=qBl /4m 若剛好從b 點射出，如圖：要想使粒子不打在極板上， v2=5qBl /4mR2 = l 2 + ( R- l/2)2R= 5l /4= mv2/qB 返回O第二十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 如右圖所示，在x軸上

12、方存在著垂直于紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場，一個不計重力的帶電粒子從坐標原點O處以速度v進入磁場，粒子進入磁場時的速度方向垂直于磁場且與x軸正方向成120角，若粒子穿過y軸正半軸后在磁場中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負是() A. ，正電荷 B. ，正電荷 C. ，負電荷 D. ，負電荷P203 4洛倫茲力指向運動方向的右側， 左手定則可判定粒子帶負電 rrsin 30a r 得 ，C正確30C第二十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 如圖所示，帶負電的粒子垂直磁場方向進入圓形勻強磁場區(qū)域，出磁場時速度偏離原方向60角，已知帶電粒子質量m=310-20kg

13、，電量q=10-13C，速度v0=105m/s，磁場區(qū)域的半徑R=310-1m，不計重力，求磁場的磁感應強度。P203 6解：畫進、出磁場速度的垂線得交點O，O點即為粒子作圓周運動的圓心，據此作出運動軌跡AB，如圖所示。此圓半徑記為r。帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，根據牛頓第二定律有：O/AB第二十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月O 如圖所示，在y0的區(qū)域內存在勻強磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙面外，磁感強度為B.一帶正電的粒子以速度v0從O點射入磁場，入射方向在xy平面內，與x軸正向的夾角為，若粒子射出磁場的位置與O點的距離為L，求該粒子的電量和質量之比 . P203 7

14、解:畫出運動示意圖如下： 在磁場中：由幾何關系：=Rsin 由洛侖茲力公式和牛頓第二定律可得 ： qv0B=m 兩式聯立得： 第二十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2在平面直角坐標系xOy中，第象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第象限存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B.一質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以速度v0垂直于y軸射入電場，經x軸上的N點與x軸正方向成=60角射入磁場，最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場，如圖所示不計粒子重力，求：(1)M、N兩點間的電勢差UMN；(2)粒子在磁場中運動的軌道半徑r；(3)粒子從M點運動到P點的總時間t.第二十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 (1)設粒子過N點時速度v，有 v=2v0粒子從M點運動到N點的過程，有qUMN= mv2- UMN= (2)粒