212届全国版学海导航高中总复习第2轮物理课件专题3第2讲带点粒子在复合场中的运动.pptxVIP

一、磁场; 二、安培力和洛伦兹力 1．力的大小 (1)安培力：F=BIL(条件：L⊥B) (2)洛伦兹力：F=Bqv(条件：v⊥B) 2．力的方向：左手定则 三、带电粒子在匀强磁场中的运动 带电粒子(不计重力)在匀强磁场中的运动分为两类：匀速直线运动；圆周运动． 1．如果带电粒子沿与磁感线平行的方向进入匀强磁场，不受洛伦兹力作用，则做匀速直线运动．; 2．如果带电粒子以初速度v垂直于磁感线进入匀强磁场，就做匀速圆周运动，向心力由洛伦兹力提供：; 类型一：带电粒子在磁场中运动过程中的半径变化问题 带电粒子在磁场中运动时，以下原因均会引起粒子运动半径的变化 ①非匀强磁场，磁感应强度随位置变化． ②由于其他力做功，引起动能发生变化． ③与其他粒子碰撞，导致动量或电荷量发生变化．;【例1】图3-2-1为某带正电粒子通过放置在匀强磁场中的气泡室时运动径迹的照片，根据图中径迹所得的以下结论正确的是(　　) A．磁场方向是垂直纸面向外 B．磁场方向是垂直纸面向里 C．带电粒子的运动半径越来越小 D．带电粒子的运动半径越来越大;【答案】BC;【变式题】如图3-2-2所示，圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力作用，则下列说法正确的是( ) A．a粒子动能最大 B．c粒子速率最大 C．c粒子在磁场中运动时间最长 D．它们做圆周运动的周期 TaTbTc;【解析】由图可知，c粒子的轨道半径最大，a粒子; 类型二：带电粒子在有界磁场中的偏转 求解带电粒子在有界磁场中的运动问题，其关键是找圆心画轨迹，圆心的确定方法一般有下面三种情况： ①作轨迹上某位置速度方向的垂线，然后根据已知半径确定圆心的位置． ②将轨迹上的两位置连成弦，圆心就在弦的中垂线上，然后再根据已知的半径或某已知的速度方向确定圆心的位置． ③将两个速度方向延长相交，圆心就在两直线的角平分线上．然后再根据已知半径或轨迹上的某已知位置确定圆心的位置．;【例2】(2011·海南)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图3-2-3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( );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，其轨迹所对的圆心角一定越大;【变式题】(2011·全国新课标)如图3-2-4，在区域Ⅰ(0≤x≤d)和区域Ⅱ(d≤x≤2d)内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，方向相反，且都垂直于Oxy平面．一质量为m、带电荷量q(q0)的粒子a于某时刻从y轴上的P点射入区域Ⅰ，其速度方向沿x轴;正向．已知a在离开区域Ⅰ时，速度方向与x轴正方向的夹角为30°；此时，另一质量和电荷量均与a相同的粒子b也从P点沿x轴正向射入区域Ⅰ，其速度大小是a的1/3.不计重力和两粒子之间的相互作用力．求 (1)粒子a射入区域Ⅰ时速度的大小； (2)当a离开区域Ⅱ时，a、b两粒子的y坐标之差．;【解析】(1)设粒子a在Ⅰ内做匀速圆周运动的圆心为C(在y轴上)，半径为Ra1，粒子速度为va，运动轨迹与两磁场区域边界的交点为P′，如图．由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得; 类型三：带电粒子在有界磁场中运动的临界问题 此类问题的解题关键是寻找临界点，寻找临界点的有效方法是：①轨迹圆的缩放：当入射粒子的入射方向不变而速度大小可变时，粒子做圆周运动的圆心一定在表示入射点所受洛伦兹力方向的射线上，但位置(半径R)不确定，用圆规作出一系列大小不同的轨迹图，从圆的动态变化中即可发现“临界点”．②轨迹圆的旋转：当粒子的入射速度大小确定而方向不确定时，所有不同方向入射的粒子的轨迹圆是一样大的，只是位置绕入射点发生了旋转，从定圆的动态旋转中，也容易发现“临界点”．;【答案】A;【变式题】(2011·广东)如图3-2-5(a)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，R1=R0，R2=3R0，一电荷量