高三物理一輪復(fù)習(xí) 03 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用導(dǎo)學(xué)案

1、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用【課題】磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】1理解洛倫茲力的概念及洛倫茲力與安培力的關(guān)系；2理解帶電粒子的vB時(shí)，粒子在勻磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；3會(huì)處理帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題；【導(dǎo)入】一、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用洛侖茲力1、洛侖茲力的大小:fBqv （v與B垂直）2、洛侖茲力的方向: 用左手定則注意：洛侖茲力與安培力的關(guān)系：（1）洛侖茲力是單個(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侖茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)（2）洛侖茲力恒不做功，但安培力卻可以做功二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)1、若vB，帶電粒子以速度v做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（此情況下洛侖茲力f0）2、若

2、vB，帶電粒子在垂直于磁感線(xiàn)的平面內(nèi)以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 、向心力由洛侖茲力提供_ 、軌道半徑公式：R=_； 、周期:T=_三、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法：1、圓心的確定：（1）已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線(xiàn)，兩條直線(xiàn)的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心（2）已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線(xiàn)，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn),作其中垂線(xiàn)，這兩條垂線(xiàn)的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心2、半徑的確定和計(jì)算：（1）利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑（或圓心角）（2）注意以下重要的幾何特點(diǎn)：粒子速度的偏向角（）等于回旋角（圓心角），并等于AB弦

3、與切線(xiàn)的夾角（弦切角）的2 倍（如圖），即=2t.3、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定:（1）直接根據(jù)公式 t =s / v 或 t =/求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定:利用回旋角（即圓心角）與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360,計(jì)算出圓心角的大小，由公式t=T/360,可求出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。注意：圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)對(duì)稱(chēng)規(guī)律：如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出等等。【導(dǎo)研】例1（1）在磁感應(yīng)強(qiáng)度B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)放入一段通電導(dǎo)線(xiàn)。若任意時(shí)刻該導(dǎo)線(xiàn)中有N個(gè)以速度v做定向移動(dòng)的電荷，每個(gè)電荷的電量為q

4、。則每個(gè)電荷所受的洛倫茲力f_，該段導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力為F_。（2）一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S，如圖所示，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，通電后，電子定向運(yùn)動(dòng)的速度大小為v 若在垂直導(dǎo)體的方向上加一個(gè)空間足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，試根據(jù)導(dǎo)體所受安培力推導(dǎo)出導(dǎo)體中某一自由電子所受的洛倫茲力大小的表達(dá)式例2如圖所示，一只陰極射線(xiàn)管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線(xiàn)AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線(xiàn)的徑跡向下偏，則( )A導(dǎo)線(xiàn)中的電流從A流向BB導(dǎo)線(xiàn)中的電流從B流向AC若要使電子束的徑跡向上偏，可以通過(guò)改變AB中的電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)D電子束的徑跡與AB中的電流方向無(wú)關(guān)

5、例3如下圖所示，正方形容器處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一束電子從孔a垂直于磁場(chǎng)沿ab方向射入容器中，一部分從c孔射出，一部分從d孔射出，容器處于真空中，則下列結(jié)論中正確的是()A從兩孔射出的電子速率之比vcvd21B從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比tctd12C從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的角速度之比cd21D從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比acad1例4如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在xOy平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成角(0)以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))則下列說(shuō)法正確的是( )A若v一定，越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短B若v一定

6、，越大，則粒子在離開(kāi)磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)C若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大D若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短例5如圖所示，直線(xiàn)MN上方有垂直紙面向外的足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正、負(fù)電子同時(shí)從O點(diǎn)以與MN成300角的相同速度v射入該磁場(chǎng)區(qū)域(電子質(zhì)量為m，電量為e)，經(jīng)一段時(shí)間后從邊界MN射出。求： (1)它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)，出射點(diǎn)間的距離；(2)它們從磁場(chǎng)中射出的時(shí)間差。例6如圖所示，一帶正電的質(zhì)子從O點(diǎn)以速度v0垂直極板射入，兩個(gè)板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知兩板之間距離為d，板長(zhǎng)為d，O點(diǎn)是板的正中間，為使質(zhì)子能從兩板間射出，試求磁感應(yīng)強(qiáng)度

7、B應(yīng)滿(mǎn)足的條件(已知質(zhì)子的帶電量為e，質(zhì)量為m)【導(dǎo)練】1、質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速度率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖2種虛線(xiàn)所示，下列表述正確的是 ( )AM帶負(fù)電，N帶正電 BM的速度率小于N的速率C洛倫磁力對(duì)M、N做正功 DM的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間2、一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)粒子的一段徑跡如圖所示徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電量不變)從圖中情況可以確定 ()A粒子從a到b，帶正電B粒子從a到b，帶負(fù)電C粒子從b到a，帶正電D粒子從b到a，帶負(fù)電3、如圖所示，兩個(gè)初速度大小相同

8、的同種離子a和b，從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)人勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打到屏P上。不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的有（ ）Aa、b均帶正電Ba在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的短Ca在磁場(chǎng)中飛行的路程比b的短Da在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近4、如圖所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成120角，若粒子穿過(guò)y軸正半軸后在磁場(chǎng)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(fù)是( )A.，正電荷B. ，正電荷C. ，負(fù)電荷D. ，負(fù)電荷5、如圖，長(zhǎng)方形abcd 長(zhǎng)ad=0.6m，寬ab=0.3m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(邊界上無(wú)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25T。一群不計(jì)重力、質(zhì)量m=3107kg、電量q=+2103C的帶電粒子以速度v=5102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域（ ）A從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa邊B從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊C從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在Oa邊和ab邊D從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊6、如圖所示，真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于圖中紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.60T，磁場(chǎng)