【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第8章第二節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課件 大綱人教

第二節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第二節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、洛倫茲力1．定義：_____電荷在磁場(chǎng)中所受的力．2．大小(1)v∥B時(shí)，F(xiàn)＝___.(2)v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝____.(3)v與B夾角為θ時(shí)，F(xiàn)＝_________.運(yùn)動(dòng)0qvBqvBsinθ3．方向(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷_________或負(fù)電荷_______________．(2)方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥v.即F垂直于_______決定的平面．(注意B和v可以有任意夾角)．由于F始終_______v的方向，故洛倫茲力永不做功．特別提示：當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，高中階段不要求掌握．運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)的反方向B、v垂直于二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．若v∥B，帶電粒子以入射速度v做__________運(yùn)動(dòng)．2．若v⊥B，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做___________運(yùn)動(dòng)．勻速直線勻速圓周課堂互動(dòng)講練一、對(duì)洛倫茲力的理解1．洛倫茲力和安培力的關(guān)系洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)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(diǎn)(1)洛倫茲力的方向與電荷運(yùn)動(dòng)的方向和磁場(chǎng)方向都垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷速度方向和磁場(chǎng)方向確定的平面．(2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化．(3)用左手定則判定負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的洛倫茲力時(shí)，要注意將四指指向電荷運(yùn)動(dòng)的反方向．3．洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較特別提醒醒：(1)洛倫茲力力方向與與速度方方向一定定垂直，，而電場(chǎng)場(chǎng)力的方方向與速速度方向向無(wú)必然然聯(lián)系．．(2)安培力是是洛倫茲茲力的宏宏觀表現(xiàn)現(xiàn)，但各各自的表表現(xiàn)形式式不同，，洛倫茲茲力對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)電荷荷永遠(yuǎn)不不做功，，而安培培力對(duì)通通電導(dǎo)線線可做正正功，可可做負(fù)功功，也可可不做功功．即時(shí)應(yīng)用用(即時(shí)突破破，小試試牛刀)1.以下說(shuō)法法正確的的是()A．電荷處處于電場(chǎng)場(chǎng)中一定定受到電電場(chǎng)力B．運(yùn)動(dòng)電電荷在磁磁場(chǎng)中一一定受到到洛倫茲茲力C．洛倫茲茲力對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)電荷荷一定不不做功D．洛倫茲茲力可以以改變運(yùn)運(yùn)動(dòng)電荷荷的速度度方向和和速度大大小解析：選AC.電荷在電電場(chǎng)中一一定受電電場(chǎng)力，，故A對(duì)．電荷荷在磁場(chǎng)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)動(dòng)，且速速度方向向不平行行于磁感感線時(shí)，，才受到到洛倫茲茲力的作作用，B錯(cuò)誤．洛洛倫茲力力的方向向總是垂垂直于電電荷的速速度方向向，不做做功，它它只改變變速度的的方向，，不改變變速度的的大小，，C正確，D錯(cuò)誤．二、帶電電粒子在在有界勻勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)中的運(yùn)運(yùn)動(dòng)分析析1．確定圓圓心的兩兩種方法法(1)已知入射射方向和和出射方方向時(shí)，，可通過(guò)過(guò)入射點(diǎn)點(diǎn)和出射射點(diǎn)分別別作垂直直于入射射方向和和出射方方向的直直線，兩兩條直線線的交點(diǎn)點(diǎn)就是圓圓弧軌道道的圓心心(如圖8－2－1甲所示，，P為入射點(diǎn)點(diǎn)，M為出射點(diǎn)點(diǎn))．圖8－2－1(2)已知入射射方向和和出射點(diǎn)點(diǎn)的位置置時(shí)，可可以通過(guò)過(guò)入射點(diǎn)點(diǎn)作入射射方向的的垂線，，連接入入射點(diǎn)和和出射點(diǎn)點(diǎn)，作其其中垂線線，這兩兩條垂線線的交點(diǎn)點(diǎn)就是圓圓弧軌道道的圓心心(如圖乙所所示，P為入射點(diǎn)點(diǎn)，M為出射點(diǎn)點(diǎn))．2．半徑的的確定用幾何知知識(shí)(勾股定理理、三角角函數(shù)等等)求出半徑徑大?。?．帶電粒粒子在勻勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)動(dòng)的解題題法——三步法(1)畫(huà)軌跡：：即確定定圓心，，用幾何何方法求求半徑并并畫(huà)出軌軌跡．(2)找聯(lián)系：：軌道半半徑與磁磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度、運(yùn)運(yùn)動(dòng)速度度相聯(lián)系系，偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角度與與圓心角角、運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)間相相聯(lián)系，，在磁場(chǎng)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)動(dòng)的時(shí)間間與周期期相聯(lián)系系．(3)用規(guī)律：：即牛頓頓第二定定律和圓圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)的規(guī)律律，特別別是周期期公式、、半徑公公式．5．帶電電粒子子在常常見(jiàn)有有界磁磁場(chǎng)區(qū)區(qū)域的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡跡(1)直線邊邊界(進(jìn)出磁磁場(chǎng)具具有對(duì)對(duì)稱性性，如如圖8－2－2所示)圖8－2－2(2)平行邊邊界(存在臨臨界條條件，，如圖圖8－2－3所示)圖8－2－3(3)圓形邊邊界(沿徑向向射入入必沿沿徑向向射出出，如如圖8－2－4所示)圖8－2－4即時(shí)應(yīng)應(yīng)用(即時(shí)突突破，，小試試牛刀刀)2．如圖圖8－2－5所示，，在第第Ⅰ象限內(nèi)內(nèi)有垂垂直于于紙面面向里里的勻勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)，，一對(duì)對(duì)正、、負(fù)電電子分分別以以相同同速率率與x軸成30°°角的方方向從從原點(diǎn)點(diǎn)射入入磁場(chǎng)場(chǎng)，則則正、、負(fù)電電子在在磁場(chǎng)場(chǎng)中運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的時(shí)間間之比比為()圖8－2－5三、帶帶電粒粒子在在磁場(chǎng)場(chǎng)中運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的多解解問(wèn)題題1．帶電電粒子子電性性不確確定形形成多多解受洛倫倫茲力力作用用的帶帶電粒粒子，，可能能帶正正電，，也可可能帶帶負(fù)電電，在在相同同的初初速度度的條條件下下，正正、負(fù)負(fù)粒子子在磁磁場(chǎng)中中運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡跡不同同，形形成多多解．．如圖8－2－6，帶電電粒子子以速速率v垂直進(jìn)進(jìn)入勻勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)，，如帶帶正電電，其其軌跡跡為a，如帶負(fù)電電，其軌跡跡為b.圖8－2－62．磁場(chǎng)方向向不確定形形成多解有些題目只只告訴了磁磁感應(yīng)強(qiáng)度度的大小，，而未具體體指出磁感感應(yīng)強(qiáng)度的的方向，此此時(shí)必須要要考慮磁感感應(yīng)強(qiáng)度方方向不確定定而形成的的多解．如圖8－2－7，帶正電粒粒子以速率率v垂直進(jìn)入勻勻強(qiáng)磁場(chǎng)，，如B垂直紙面向向里，其軌軌跡為a，如B垂直紙面向向外，其軌軌跡為b.圖8－2－73．臨界狀態(tài)態(tài)不唯一形形成多解帶電粒子在在洛倫茲力力作用下飛飛越有界磁磁場(chǎng)時(shí)，由由于粒子運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌跡是是圓弧狀，，因此，它它可能穿過(guò)過(guò)去了，也也可能轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)180°從入射界面面這邊反向向飛出，如如圖8－2－8所示，于是是形成了多多解．圖8－2－84．運(yùn)動(dòng)的周周期性形成成多解帶電粒子在在部分是電電場(chǎng)，部分分是磁場(chǎng)的的空間運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)動(dòng)往往具有有往復(fù)性，，從而形成成多解．如如圖8－2－9所示．圖8－2－9即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，，小試牛刀刀)3．長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平極板板間，有垂垂直紙面向向里的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)，如如圖8－2－10所示，，磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度為為B，板間間距離離為L(zhǎng)，板不不帶電電．一一質(zhì)量量為m、電荷荷量為為q帶正電電的粒粒子(不計(jì)重重力)，從左左邊極極板間間中點(diǎn)點(diǎn)處垂垂直磁磁感線線以速速度v水平射射入磁磁場(chǎng)，，欲使使粒子子不打打在極極板上上，可可采用用的方方法是是()圖8－2－10(2010年高考考重慶慶卷)如圖8－2－11所示，，矩形形MNPQ區(qū)域內(nèi)內(nèi)有方方向垂垂直于于紙面面的勻勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)，，有5個(gè)帶電電粒子子從圖圖中箭箭頭所所示位位置垂垂直于于磁場(chǎng)場(chǎng)邊界界進(jìn)入入磁場(chǎng)場(chǎng)，在在紙面面內(nèi)做勻速速圓周周運(yùn)動(dòng)動(dòng)，運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌軌跡為相應(yīng)應(yīng)的圓圓?。@些些粒子子的質(zhì)量量、、電電荷荷量量以以及及速速度度大大小小如下下表表所所示示.題型一粒子運(yùn)動(dòng)徑跡的分析及判定例1經(jīng)典題型探究圖8－2－11粒子編號(hào)質(zhì)量電荷量(q＞0)速度大小1m2qv22m2q2v33m－3q3v42m2q3v52m－qv由以以上上信信息息可可知知，，從從圖圖中中a、b、c處進(jìn)進(jìn)入入的的粒粒子子對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)表表中中的的編編號(hào)號(hào)分分別別為為()A．3、5、4B．4、2、5C．5、3、2D．2、4、5又據(jù)據(jù)題題圖圖可可知知有有3種粒粒子子的的電電性性相相同同(包括括a、b)，另另兩兩種種粒粒子子的的電電性性也也相相同同(包括括c)，但但與與前前3種的的電電性性相相反反，，綜綜合合以以上上情情況況可可知知，，只只有有選選項(xiàng)項(xiàng)D正確確．．【答案案】D變式式訓(xùn)訓(xùn)練練(2009年高高考考安安徽徽理理綜綜卷卷)如圖8－2－12是科學(xué)史史上一張張著名的的實(shí)驗(yàn)照照片，顯顯示一個(gè)個(gè)帶電粒粒子在云云室中穿穿過(guò)某種種金屬板板運(yùn)動(dòng)的的徑跡．．云室放放置在勻勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)中，磁磁場(chǎng)方向向垂直照照片向里里．云室室中橫放放的金屬屬板對(duì)粒粒子的運(yùn)運(yùn)動(dòng)起阻阻礙作用用．分析析此徑跡跡可知粒粒子()A．帶正電，由由下往上運(yùn)動(dòng)動(dòng)B．帶正電，由由上往下運(yùn)動(dòng)動(dòng)C．帶負(fù)電，由由上往下運(yùn)動(dòng)動(dòng)D．帶負(fù)電，由由下往上運(yùn)動(dòng)動(dòng)圖8－2－12解析：選A.由題圖可以看看出，上方的的軌跡半徑小小，說(shuō)明粒子子的速度小，，所以粒子是是從下方往上上方運(yùn)動(dòng)；再再根據(jù)左手定定則，可以判判定粒子帶正正電，故選A.題型二粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析例2(1)粒子在磁場(chǎng)中中做圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)的半徑R及粒子的比荷荷q/m；(2)此時(shí)刻仍在磁磁場(chǎng)中的粒子子的初速度方方向與y軸正方向夾角角的取值范圍圍；(3)從粒子發(fā)射到到全部粒子離離開(kāi)磁場(chǎng)所用用的時(shí)間．圖8－2－13圖8－2－14圖8－2－15【方法技巧】(1)粒子剛好穿出出磁場(chǎng)邊界的的條件是帶電電粒子在磁場(chǎng)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌軌道與邊界相相切．(2)當(dāng)速度v一定時(shí)，弧長(zhǎng)長(zhǎng)(或弦長(zhǎng))越長(zhǎng)，圓心角角越大，則帶帶電粒子在有有界磁場(chǎng)中運(yùn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越越長(zhǎng)．(滿分樣板12分)(2011年蘇州模擬)如圖8－2－16甲所示，M、N為豎直放置彼彼此平行的兩兩塊平板，板板間距離為d，兩板中央各各有一個(gè)小孔孔O、O′正對(duì)，在兩板板間有垂直于于紙面方向的的磁場(chǎng)，磁感感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)時(shí)間的變化如如圖乙所示，，設(shè)垂直紙面面向里的磁場(chǎng)場(chǎng)方向?yàn)檎椒较颍幸蝗喝赫x子在t