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磁场对运动电荷的作用学习培训模板课件.ppt

  • 上传人:林田
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  • 上传时间:2022-09-29
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    1、智浪教育-普惠英才文库1定义:_电荷在磁场中受到的力,叫洛伦兹力第2讲磁场对运动电荷的作用考点1洛伦兹力及其特点运动2洛伦兹力的大小qvB(1)当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向垂直时,电荷所受洛伦兹力 f_.(2)当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向平行时,电荷所受洛伦兹力 f_.0智浪教育-普惠英才文库3洛伦兹力的方向(1)判定方法:应用左手定则,注意四指应指向电流的方向,即正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向B 和 v(2)方向特点:fB,fv,即 f 垂直于_决定的平面4特点(1)洛伦兹力与电荷的运动状态有关当电荷静止或运动方向与磁场方向一致时,都不受洛伦兹力通电螺线管中无论是通以稳。

    2、恒电流还是变化的电流,不计带电粒子的重力影响时,沿平行管轴方向入射的粒子,不会受到洛伦兹力,将做匀速直线运动智浪教育-普惠英才文库(2)洛伦兹力与电荷运动的速度方向垂直,因此洛伦兹力只改变电荷运动的速度方向,而不改变速度大小,即洛伦兹力对电荷是不做功的(3)洛伦兹力与安培力的关系:在磁场中的通电导线所受的安培力,就是这段导线中所有运动电荷受到的洛伦兹力的合力也就是说,洛伦兹力是安培力的微观原因,安培力是洛伦兹力的宏观表现智浪教育-普惠英才文库2Rv(1)向心力由洛伦兹力提供:_m ._.(T 与轨道半径 R、速度 v 无关)考点2带电粒子在匀强磁场中的运动1速度与磁场平行时:带电粒子不受洛伦兹。

    3、力,在匀强磁场中做_运动匀速直线匀速圆周2速度与磁场垂直时:带电粒子受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度 v 做_运动v2RqvB(2)轨道半径公式:R_.(3)周期:TmvqB2mqB智浪教育-普惠英才文库3圆周运动分析(1)圆心的确定:圆心一定在与速度方向垂直的直线上,也一定在圆中任意弦的中垂线上已知入射方向和出射方向,分别过入射点和出射点作速度的垂线,两垂线的交点即是圆心,如图 921 甲已知入射方向和一条弦,可作入射点速度的垂线和这条弦的中垂线,两线交点就是圆心,如图乙图 921智浪教育-普惠英才文库(2)半径的确定和计算:如图 922,利用平面几何关系,求出该圆的半径(或。

    4、圆心角)应注意以下两个重要的几何特点:粒子速度的偏转角等于圆心角,并等于AB弦与切线的夹角的 2 倍,即2t;相对的弦切角相等,与相邻的弦切角互补,即180.(3)粒子在磁场中运动时间的确定:利用圆心角与弦切角的关系,或者利图922用四边形内角和等于 360计算出圆心角的大小,由公式 t360T(或 t2T)可求出粒子在磁场中的运动时间智浪教育-普惠英才文库考点3带电粒子在磁场中的临界和极值问题1临界问题主要有两种情形(1)运动受边界阻碍产生临界问题(2)磁场本身有边界2运动轨迹与磁场边界的关系(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切智浪教育-普惠英才文库(2)当速率。

    5、 v 一定时,弧长越长,轨迹对应的圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长(3)圆周运动中相关的对称规律从同一直线边界射入的粒子,再从这一边界射出时,速度与边界的夹角相等;在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出智浪教育-普惠英才文库题组1对应考点11在地球赤道上空,沿东西方向水平发射一束由西向东的电子流,则此电子流受到的洛伦兹力方向()A竖直向上C由南向北B竖直向下D由西向东解析:熟练运用左手定则,地磁场磁感线方向由南到北,要注意的是电子流方向与电流方向相反可判断B 正确答案:B智浪教育-普惠英才文库2(2009 年广东理基)带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作。

    6、用下列表述正确的是()A洛伦兹力对带电粒子做功B洛伦兹力不改变带电粒子的动能C洛伦兹力的大小与速度无关D洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向解析:根据洛伦兹力的特点,洛伦兹力对带电粒子不做功,A 错误、B 正确;根据 fqvB,可知洛伦兹力大小与速度有关,C 错误;洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向,不改变速度的大小,D 错误答案:B智浪教育-普惠英才文库3图 923 是电子射线管示意图接通电源后,电子射线由阴极沿 x 轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下(z 轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是()图 923A加一磁场,磁场方向沿 z 轴负方向B加一磁场,磁场方向沿 y。

    7、 轴正方向C加一电场,电场方向沿 z 轴负方向D加一电场,电场方向沿 y 轴正方向智浪教育-普惠英才文库解析:若加磁场,由左手定则可知,所加磁场方向沿y 轴正方向;若加电场,因电子向下偏转,则电场方向沿z 轴正方向所以应选B.答案:B智浪教育-普惠英才文库题组2对应考点24“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球进行了近距离勘探,在月球重力分布、磁场分布及元素测定方面取得了新的成果月球上的磁场极其微弱,通过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹,可分析月球磁场的强弱分布情况,如图 924 是探测器通过月球表面、四个位置时,拍摄到的电子运动轨迹照片(尺寸比例相同)设电子速率相同,且与磁场方向。

    8、垂直,则可知磁场从强到弱的位置排列正确的是()图 924ACBD智浪教育-普惠英才文库解析:由图可知带电粒子做圆周运动的半径 r1r2r3B2B3B4,故选项A 正确答案:A智浪教育-普惠英才文库5(双选,2011年汕头一模)如图 925 所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场,则()图 925A电子的速率越大,在磁场中的运动轨迹半径越小B电子的速率不同,在磁场中的运动周期也不同C电子的速率不同,它们在磁场中运动的时间可能相同D电子在磁场中运动的时间越长,其轨迹线所对应的圆心角越大答案:CD智浪教育-普惠英才文库A使粒子的速度 vC使粒子的速度 vD使粒子的速度。

    9、v题组 3对应考点 36(双选)如图 926 所示,长为 L 的水平极板间有垂直于纸面向内的匀强磁场,磁感应强度为 B,板间距离也为 L,板不带电现有质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度 v 水平射入磁场,欲使粒子不打)在极板上,可采用的办法是(qBL4m5qBL4mqBLmqBL 5qBL4m 4m图 926智浪教育-普惠英才文库解析:由左手定则可知粒子往上极板偏转,做匀速圆周运动很明显,圆周运动的半径大于某值r1 时粒子可以从极板右边穿出,而半径小于某值r2 时粒子可从极板的左边穿出现在问题归结为求粒子能从右边穿出时r 的最小值r1 以及粒。

    10、子从左边穿出时r 的最大值r2.在图57 中由几何知识得,粒子擦着板从右边穿出时,圆心在O 点,图57智浪教育-普惠英才文库答案:AB智浪教育-普惠英才文库热点1带电粒子在磁场中的运动问题【例1】(双选,2011年海南卷)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图 927 中的正方形为其边界一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从 O 点入射这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子不计重力下列说法正确的是()图 927智浪教育-普惠英才文库A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B. 入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C在磁场中。

    11、运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同D在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对应的圆心角一定越大思路点拨:先推导出粒子在磁场中运动的轨迹半径和运动时间的计算式子,再在题图中画出可能的运动轨迹,此后问题就可以迎刃而解了智浪教育-普惠英才文库解析:在磁场中半径rmvqB,运动时间tm qB (为转过圆心角),故BD 正确当粒子从O 点所在的边上射出时:轨迹可以不同,但圆心角相同,为180,因而AC 错误答案:BD备考策略:带电粒子在磁场中运动的问题实质上就是利用磁场控制带电粒子的运动方向的问题.解决这类问题的关键是找到带电粒子运动轨迹的圆心,掌握通过洛伦兹力等于向心力求圆周运动的半径,以及运动时间。

    12、与周期的关系,即时间与周期之比等于圆心角与2之比.在解题过程中,作图和找出几何关系是难点.智浪教育-普惠英才文库1(双选,2010年江门一模)如图 928 所示,一匀强磁场垂直穿过平面直角坐标系的第 I 象限,磁感应强度为 B.一质量为m、带电量为 q 的粒子以速度 v 从O点沿着与 y 轴夹角为 30方向进入磁场,运动到 A 点时速度方向与 x 轴的正方向相同,不计粒子重力,则()A粒子带负电3mv2Bqm3BqC粒子由O 到A 经历时间 tD粒子运动的速度没有变化图 928B点A与x轴的距离为智浪教育-普惠英才文库图 58答案:AC智浪教育-普惠英才文库热点2磁场中的临界和极值问题【例2】。

    13、(2011 年广东卷)如图 929 甲所示,在以 O 为圆心,内外半径分别为 R1和R2的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差 U 为常量,R1R0,R23R0,一电荷量为q、质量为 m 的粒子从内圆上的 A点进入该区域,不计重力(1)已知粒子从外圆上以速度 v1 射出,求粒子在 A 点的初速度 v0 的大小;(2)若撤去电场,如图 929 乙,已知粒子从 OA 延长线与外圆的交点 C 以速度 v2 射出,方向与 OA 延长线成 45角,求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间;智浪教育-普惠英才文库(3)在图 929 乙中,若粒子从 A 点进入磁场,速度大小为 。

    14、v3,方向不确定,要使粒子一定能够从外圆射出,磁感应强度应小于多少?图 929智浪教育-普惠英才文库答题规范解:(1)电、磁场都存在时,只有电场力对带电图9210粒子做功,由动能定理(2)如图9210 所示,设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r,则r2r2(R2R1)2智浪教育-普惠英才文库2rv2则粒子在环形磁场区域运动的时间tT由得磁感应强度大小粒子在磁场中运动的周期T14智浪教育-普惠英才文库由得磁感应强度应小于B(3)如图9211 所示,为使粒子能够从外圆射出,粒子在磁场内的运动半径应大于过A 点的最大内切圆半径,该内切圆半径为RR1R22mv32qR0. 图 9211智浪教育-普惠英才。

    15、文库备考策略:解决此类问题的关键是:找准临界点找临界点的方法是:以题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口,借助半径R 和速度 v(或磁场B)之间的约束关系进行动态运动轨迹分析,确定轨迹圆和边界的关系,找出临界点,然后利用数学方法求解极值常用结论如下:(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切(2)当速度v 一定时,弧长(或弦长)越长,圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长;当速率 v 变化时,圆心角大的,运动时间越长(3)注意圆周运动中有关对称规律:从同一直线边界射入的粒子,再从这一边界射出时,速度与边界的夹角相等;在圆形磁场区域内,沿径。

    16、向射入的粒子,必沿径向射出智浪教育-普惠英才文库2如图 9212 所示,环状匀强磁场围成的中空区域内具有自由运动的带电粒子,但由于环状磁场的束缚,只要速度不很大,都不会穿出磁场的外边缘设环状磁场的内半径 R10.5 m,外半径 R21.0 m,磁场的磁感应强度 B1.0 T,若被束缚的带电粒子的荷质比为带电粒子具有各个方向的速度求:图 9212智浪教育-普惠英才文库(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度;(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度径为r.由qvBmv2r得vqBrm,由此可见要使速度最大,只需半径r 最大即可当运动轨迹恰好与外圆相切时(如图59 所示)半径最大,由图中的图59解:(1)若粒子沿环状的半径方向射入磁场,设运动轨迹半智浪教育-普惠英才文库R2R1联立上面的速度表达式并代入数据可得v1.5107 m/s.此速度即为沿环状半径方向射入的粒子不能穿越磁场的最大速度图60(2)粒子沿内圆切线方向射入磁场,轨迹与外圆相切,此时轨迹半径 r最短(如图60所示),则有r20.25 m要使所有粒子都不能穿越磁场区域,必须满足mvqBr代入数据得vrqBm1.0。

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