2014届高考物理一轮复习 磁场对运动电荷的作用教学案.docVIP

磁场对运动电荷的作用 一．考点整理 基本概念 1．洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力洛伦兹力的方向判定左手定则：掌心—— 磁感线穿入掌心；四指—— 指向运动的方向或运动的反方向；拇指—— 指向洛伦兹力的方向洛伦兹力方向特点：F⊥Bv，即F垂直于B和v决定的洛伦兹力的大小v∥B时，洛伦兹力Fθ = 0°或180°v⊥B时，洛伦兹力Fθ = 90°）；v = 0时，洛伦兹力F2．带电粒子在匀强磁场中的运动若v∥B带电粒子不受洛伦兹力在匀强磁场中做运动若v⊥B带电粒子仅受洛伦兹力作用在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做运动半径和周期公式、T = 2πv = ． 3．质谱仪构造：如图所示由粒子源、加速电场、和照相底片等构成．原理：粒子由静止被加速电场加速根据动能定理可得关系式qUv2/2；粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转qvB = mv2/r；由两式可得出需要研究的物理量如粒子轨道半径、粒子质量、比荷=． 4．回旋加速器构造：如图所示、是半圆金属盒形盒的缝隙处接交流电源．D形盒处于磁场中．原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙两盒间的电势差一次一次地反向粒子就会被一次一次地加速．由qvBv2/R，得E可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒决定与加速无关 思维启动 1．下列各图中运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是 2．试画出下图中几种情况下带电粒子的运动轨迹并说出其运动性质 3．如图所示一个质量为m、电荷量为e的粒子从容器A下方的小孔S无初速度地飘入电势差为U的加速电场然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中最后打M上．A．粒子进入磁场时的速率v B．粒子在磁场中运动的时间t C．粒子在磁场中运动的轨道半径r D．若容器A中的粒子有初速度则粒子仍将打在照相底片上的同一位置 典型问题 〖考点洛伦兹力的特点及应用 【例1】如图所示在竖v0抛出落在地面上的A点若加一垂直纸面向里的匀强磁场则小球的落点仍在A点．在A点左侧在A点右侧．无法确定 【变式跟踪1】如图所示为竖直平面内的光滑绝缘轨道其中AB为倾斜直轨道为与AB相切的圆形轨道并且圆形轨道处在匀强磁场中磁质量相同的甲、乙、丙三个小球中甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电．现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放都恰好通过圆形轨道的最高点则经过最高点时三个小球的速度相等经过最高点时甲球的速度最小 甲球的释放位置比乙球的高运动过程中三个小球的机械能均保持不变 考点带电粒子在匀强磁场中的运动【例】如图所示圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场一个带电粒子以速度v从A点沿直AOB方向射入磁场经过时间从C点射出磁场与OB成60角．现将带电粒子的速度变为v仍从A点沿原方向射入磁场不计重力则粒子在磁场中的运动时间变为Δt B．2Δt C．Δt D．3Δt 【变式跟踪2】如图所示在以直角坐标系xOy的坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy所在平面向里的匀强磁场．x轴的交点A处以速度v沿x轴负方向射入磁场粒子恰好能从磁场边界与y轴正半轴的交点C处沿y轴正方向射出磁场不计带电粒子所受重力．① 粒子带何种电荷；② 求粒子的比荷⑵ 若磁场的方向和所在空间的范围不变而磁感应强度的大小变为B′该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场粒子射出磁场时速度的方向相对于入射方向改变了θ角如图所示求磁感应强度B′ 的大小考点有界磁场中的临界问题 【例】如图所示在0 ≤ x ≤、范围内垂直于xOy平面向外的匀强磁场磁感应强度大小为B坐标原点O处有一个粒子源在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子它们的速度大小相同速度方向均在xOy平面内与y轴正方向的夹角分布在～ 90范围内．已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于到之间从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一．求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的⑴ 速度的大 ⑵ 速度方向与y轴正方向夹角的正弦【变式跟踪】如图所示为两块带等量异种电荷的平行金属板两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值．静止的带电粒子带电荷量为q，质量为m不计重力从点P经电场加速后从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域磁感应强度大小为B方向垂直于纸面向外为磁场边界上的一绝缘板它与N板的夹角为θ45°，孔Q到板的下端C的距离为L当M两板间电压取最大值时粒子恰垂直打在CD板上求：两板间电压的最大值U；CD板上可能被粒子打中的区域的长度s；粒子在磁场中运动的最长时间t 四．考题再练 高考试题 1．【2012·江苏卷如图所示是磁感应强度为B的匀强磁场的