（浙江專版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 26 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動課件.ppt

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第26講帶電粒子在磁場中的運(yùn)動,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,洛倫茲力1.大小:當(dāng)v⊥B時,F=;當(dāng)v∥B時,F=。2.方向:(1)F一定B,也一定與v,即F一定B與v所決定的平面,但B與v不一定垂直。(2)可由左手定則判定:伸開左手,使大拇指跟其余四個手指垂直,并且都跟手掌在一個平面內(nèi),把手放入磁場中,讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使伸開的四指指向運(yùn)動的方向(或運(yùn)動的相反方向),那么,拇指所指的方向,就是洛倫茲力的方向。3.特點(diǎn):洛倫茲力總是與速度v垂直,故F一定。只改變速度的,不改變速度的。,qvB,0,垂直,垂直,垂直,正電荷,負(fù)電荷,不做功,方向,大小,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.下面四幅圖中,前兩幅表示通電直導(dǎo)線所受安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I三者方向之間的關(guān)系;后兩幅表示運(yùn)動電荷所受洛倫茲力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電荷速度v三者方向之間的關(guān)系,其中正確的是(),答案,解析,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.如圖所示,在赤道處,將一小球向東水平拋出,落地點(diǎn)為a;給小球帶上電荷后,仍以原來的速度拋出,考慮地磁場的影響,下列說法正確的是()A.無論小球帶何種電荷,小球仍會落在a點(diǎn)B.無論小球帶何種電荷,小球下落時間都會延長C.若小球帶負(fù)電荷,小球會落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)D.若小球帶正電荷,小球會落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn),答案,解析,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.如圖甲所示,某空間存在著足夠大的勻強(qiáng)磁場,磁場沿水平方向。磁場中有A、B兩個物塊疊放在一起,置于光滑水平面上。物塊A帶正電,物塊B不帶電且表面絕緣。在t=0時刻,水平恒力F作用在物塊B上,物塊A、B由靜止開始做加速度相同的運(yùn)動。在物塊A、B一起運(yùn)動的過程中,圖乙反映的可能是()A.物塊A所受洛倫茲力大小隨時間t變化的關(guān)系B.物塊A對物塊B的摩擦力大小隨時間t變化的關(guān)系C.物塊A的速度大小隨時間t變化的關(guān)系D.物塊B對地面壓力大小隨時間t變化的關(guān)系,答案,解析,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.如圖所示,某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場,電場方向水平向右,磁場方向垂直紙面向里,一帶電微粒由a點(diǎn)進(jìn)入電磁場并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動。下列說法中正確的是()A.微粒一定帶負(fù)電B.微粒的動能一定減小C.微粒的電勢能一定增加D.微粒的機(jī)械能不變,答案,解析,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.不論帶電粒子在磁場中做何種運(yùn)動,因為F⊥v,故F一定不做功。只改變速度的方向,不改變速度的大小。2.F與運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。速度變化會引起F的變化,對電荷進(jìn)行受力分析和運(yùn)動狀態(tài)分析時應(yīng)注意。3.分析洛倫茲力作用下帶電體的受力情況和功能情況時,要特別注意洛倫茲力的特點(diǎn),即隨速度的變化(大小或方向)而變化,速度不變,其大小、方向都不變;在任何情況下都不做功。4.當(dāng)帶電體的速度變化時,洛倫茲力變化,與之相關(guān)的彈力、摩擦力都要變化,它們的變化又會引起帶電體的運(yùn)動狀態(tài)變化,這種變化又進(jìn)一步影響洛倫茲力的變化,直到帶電體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動狀態(tài)。,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(加試)1.若v∥B,帶電粒子不受洛倫茲力,則帶電粒子做運(yùn)動。2.若帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,則做勻速圓周運(yùn)動。(1)向心力由提供:=(2)軌道半徑r=,周期T=。,勻速直線,洛倫茲力,qvB,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,3.勻速圓周運(yùn)動的圓心的確定(1)已知粒子入射點(diǎn)、入射方向及射出點(diǎn),作速度方向的垂線及弦的垂直平分線,交點(diǎn)即為圓心,如圖甲所示。(2)已知粒子運(yùn)動軌跡上兩點(diǎn)的速度方向,作這兩速度的垂線,交點(diǎn)即為圓心,如圖乙所示。,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,4.半徑的確定和計算(1)當(dāng)m、v、q、B四個量中只有部分量已知,不全都是已知量時,半徑的計算應(yīng)利用幾何知識確定,常用解直角三角形的方法,注意以下兩個重要的幾何特點(diǎn)。①粒子速度的偏向角φ等于圓心角(α),并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖所示),即φ=α=2θ=ωt。②相對的弦切角(θ)相等,與相鄰的弦切角(θ)互補(bǔ),即θ+θ=180。(2)當(dāng)m、v、q、B四個量都是已知量時,半徑由公式確定。,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.右圖為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖。勵磁線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向外,電子束由電子槍產(chǎn)生,其速度方向與磁場方向垂直。電子速度的大小和磁場強(qiáng)弱可分別由通過電子槍的加速電壓和勵磁線圈的電流來調(diào)節(jié)。下列說法正確的是()A.僅增大勵磁線圈中電流,電子束徑跡的半徑變大B.僅提高電子槍加速電壓,電子束徑跡的半徑變大C.僅增大勵磁線圈中電流,電子做圓周運(yùn)動的周期將變大D.僅提高電子槍加速電壓,電子做圓周運(yùn)動的周期將變大,B,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.如圖所示,在x>0,y>0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里,大小為B,現(xiàn)有四個相同的帶電粒子,由x軸上的P點(diǎn)以不同初速度平行于y軸射入此磁場,其出射方向如圖所示,不計重力影響,則()A.初速度最大的粒子是沿④方向出射的粒子B.初速度最大的粒子是沿②方向出射的粒子C.在磁場中運(yùn)動經(jīng)歷時間最長的是沿③方向出射的粒子D.在磁場中運(yùn)動經(jīng)歷時間最短的是沿①方向出射的粒子,D,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,處理帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動問題的基本步驟:,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(加試)1.有界磁場的邊界通常有直線和圓形兩種,運(yùn)動軌跡與磁場的邊界關(guān)系如下:(1)剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡與邊界相切。(2)當(dāng)速度v一定時,弧長越長,軌跡對應(yīng)的圓心角越大,則帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的時間越長。,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,(3)圓周運(yùn)動中有關(guān)對稱的規(guī)律:①從同一直線邊界射入的粒子,再從這一邊界射出時,速度與邊界的夾角相等。②帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的軌跡關(guān)于入射點(diǎn)P與出射點(diǎn)Q的中垂線對稱,軌跡圓心O位于中垂線上,并有φ=α=2θ=ωt,如圖甲所示。,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.勻強(qiáng)磁場邊界為圓形時的常用結(jié)論:(1)帶電粒子的運(yùn)動軌跡為一段圓弧,且關(guān)于磁場圓與粒子軌跡圓圓心連線OO對稱。(2)若帶電粒子以垂直于磁場的速度沿磁場圓徑向入射,則在磁場中偏轉(zhuǎn)后沿半徑方向離開,如圖乙所示。,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,(3)由圖乙知偏轉(zhuǎn)角度大小與兩圓半徑的關(guān)系為(4)把入射點(diǎn)到出射點(diǎn)連接起來的線段是磁場圓的一條弦,以該條弦為直徑的圓就是最小圓,可求出圓形磁場區(qū)的最小面積。,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.三個速度大小不同的同種帶電粒子,沿如圖所示長方形區(qū)域勻強(qiáng)磁場的上邊緣射入,當(dāng)它們從下邊緣飛出時,對入射方向的偏角分別為90、60、30,則它們在磁場中運(yùn)動時間之比為()A.1∶1∶1B.1∶2∶3C.3∶2∶1D.,C,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.下圖為可測定比荷的某裝置的簡化示意圖,在第一象限區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2.010-3T,x軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)l=0.50m的P處為離子的入射口,在y軸上安放接收器,現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v=3.5104m/s的速率從P處射入磁場,若粒子在y軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)l=0.50m的M處被觀測到,且運(yùn)動軌跡半徑恰好最小,設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,不計其重力。則上述粒子的比荷(C/kg)是()A.3.5107C/kgB.4.9107C/kgC.5.3107C/kgD.7107C/kg,B,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.如圖,虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,P為磁場邊界上的一點(diǎn)。大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn),在紙面內(nèi)沿不同的方向射入磁場。若粒子射入速率為v1,這些粒子在磁場邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上;若粒子射入速率為v2,相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上。不計重力及帶電粒子之間的相互作用。則v2∶v1為(),C,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.如圖所示,在圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,ab是圓的直徑。一不計重力的帶電粒子從a點(diǎn)射入磁場,速度大小為v,當(dāng)速度方向與ab成30角時,粒子在磁場中運(yùn)動的時間最長,且為t;若相同的帶電粒子從a點(diǎn)沿ab方向射入磁場,也經(jīng)時間t飛出磁場,則其速度大小為(),D,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,3.如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中有一個垂直于紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場,其邊界過原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)a(0,l)。一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場,并從x軸上的b點(diǎn)射出磁場,此時速度方向與x軸正方向的夾角為60。求:(1)電子在磁場中運(yùn)動的時間;(2)電子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心坐標(biāo)。,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.帶電粒子在有界磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌跡是一段圓弧,確定圓弧的圓心及半徑仍是解題的關(guān)鍵。2.解決帶電粒子的臨界問題的技巧方法:以題目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等詞語為突破口,借助半徑r和速度v(或磁感應(yīng)強(qiáng)度B)之間的約束關(guān)系進(jìn)行動態(tài)運(yùn)動軌跡分析,確定軌跡圓和邊界的關(guān)系,找出臨界點(diǎn),如:(1)剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡與邊界相切,據(jù)此可以確定速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、軌跡半徑、磁場區(qū)域面積等方面的極值。(2)當(dāng)速度v一定時,弧長(或弦長)越大,圓心角越大,則帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的時間越長(前提條件為弧是劣弧)。(3)當(dāng)速率變化時,圓心角大的,運(yùn)動時間長。,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,(4)在運(yùn)動軌跡圓半徑大于區(qū)域圓半徑的圓形勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)為磁場直徑的兩個端點(diǎn)時(所有的弦長中直徑最長),軌跡對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角最大。,