2016高考物理总复习第9章第2课时磁场对运动电荷的作用课题.ppt

第2课时　磁场对运动电荷的作用;【导学目标】 1.会计算带电粒子在磁场中运动时受的洛伦兹力，并能判断其方向.2.掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题．;一、洛伦兹力的大小和方向 [基础导引] 在图1所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．;[知识梳理] 1．洛伦兹力的定义：磁场对____________的作用力． 2．洛伦兹力的大小 f＝_________，θ为v与B的夹角．如图2所示． (1)当v∥B时，θ＝0°或180°，洛伦兹力f＝______. (2)当v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力f＝________. (3)静止电荷不受洛伦兹力作用． 图2;手心;1．怎样用左手定则判断负电荷所受洛伦兹力的方向？ 【答案】(1)按正电荷判断，负电荷受力方向与正电荷受力的方向相反． (2)四指指向负电荷运动的反方向，拇指指向即为负电荷受力方向． 2．洛伦兹力与安培力有怎样的联系？ 【答案】安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观实质，但各自的表现形式不同，洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功．;二、带电粒子在匀强磁场中的运动 [基础导引] 试画出图3中几种情况下带电粒子的运动轨迹． 图3 【答案】 ;匀速直线;三、带电粒子在匀强磁场中运动的应用 1．质谱仪 (1)构造：如图4所示，由粒子源、_________、_________和照相底片等构成． 图4;交流;相等;【考点解读】 1．洛伦兹力方向的特点 (1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向确定的平面． (2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．;2．洛伦兹力与电场力的比较;特别提醒　洛伦兹力对电荷不做功；安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功；电场力对电荷可做正功，可做负功，也可不做功．;【典例剖析】 例1　在如图6所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为θ(不计粒子的重力)，问： (1)匀强磁场的磁感应强度是多大？ (2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？ 图6; 方法提炼　电荷在匀强电场和匀强磁场中的运动规律不同．运动电荷穿过有界电场的时间与其入射速度的方向和大小有关，而穿出有界磁场的时间则与电荷在磁场中的运动周期有关．在解题过程中灵活运用运动的合成与分解和几何关系是解题关键．;跟踪训练1　一个带正电的小球沿光滑绝缘的桌面向右运动，速度方向垂直于一个垂直纸面向里的匀强磁场，如图7所示，小球飞离桌面后落到地板上，设飞行时间为t1，水平射程为s1，着地速度为v1，撤去磁场，其余的条件不变，小球飞行时间为t2，水平射程为s2，着地速度为v2.则下列论述正确的是(　　) A．s1s2 B．t1＝t2 C．v1和v2大小相等 D．v1和v2方向相同;【答案】AC 【解析】当桌面右边存在磁场时，在小球下落过程中由左手定则知，带电小球受到斜向右上方的洛伦兹力作用，此力在水平方向上的分量向右，竖直方向上分量向上，因此小球水平方向存在加速度，竖直方向上加速度ag，所以t1t2，s1s2，A对，B错；又因为洛伦兹力不做功，C对；两次小球着地时方向不同，D错．;【考点解读】 1．带电粒子在匀强磁场中的运动是各省市每年高考必考内容之一．一般以计算题的形式出现，可以与其他知识相综合，难度中等以上，分值较高，以考查考生的形象思维和逻辑推理能力为主． 2．分析方法：找圆心、求半径、确定转过的圆心角的大小是解决这类问题的前提，确定轨道半径和给定的几何量之间的关系是解题的基础，有时需要建立运动时间t和转过的圆心角α之间的关系作为辅助．;(1)圆心的确定 ①基本思路：与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一定过圆心． ②两种情形 a．已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图8所示，图中P为入射点，M为出射点)．;【典例剖析】 1．带电粒子在直线边界磁场中的运动问题 例2　如图13所示，在一底边长为2a，θ＝30°的等腰三角形区域内(D在底边中点)，有垂直纸面向外的匀强磁场．现有一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从D点垂直于EF进入磁场，不计重力与空气阻力的影响．;(1)若粒子恰好垂直于EC边射出磁场，求磁场的磁感应强度B为多少？ (2)改变磁感应强度的大小，粒子进入磁场偏转后能打到ED板