试题-全国-2008_高三物理洛仑兹力、带电粒子在磁场中的运动 知识精讲 通用版.rar

用心爱心专心116号编辑高三物理洛仑兹力、带电粒子在磁场中的运动知识精讲通用版【本讲主要内容】磁场对运动电荷的作用；洛仑兹力、带电粒子在匀强磁场中的运动。【知识掌握】【知识点精析】1.磁场对运动电荷的作用——洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。（1）洛仓兹力的大小：，α为v与B方向间的夹角。当v⊥B时，，当v//B时，F＝0。（2）洛仑兹力的方向：F、v、B方向间的关系满足左手定则。要注意判断时四指指向正电荷运动方向，或负电荷运动的反方向。（也可以记作：四指指向等效电流的方向。）由左手定则知道，F⊥B，F⊥v，即垂直于B与v所决定的平面。（3）洛仑兹力的特点：由于F⊥v，所以洛仑兹力永不做功，不能改变带电粒子速度的大小和带电粒子的动能，（但可以改变带电粒子的速度方向和动量。）（4）安培力是洛仑兹力的宏观表现如图所示，一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速率为v。那么通过导线的电流强度为：，导线受到的安培力，该段导线内自由电荷数。所以每个自由电荷平均受到的磁场力为：2.带电粒子在匀强磁场中的圆周运动（1）带电粒子在仅受磁场力作用下，初速度的方向与磁场方向垂直时，带电粒子在垂直于磁感线平面内以入射速度v作匀速圆周运动。（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的两个基本公式：①向心力公式：，得②周期公式：注：周期T与速度大小v无关，由B与决定。【解题方法指导】例1.如图所示，一束电子（电荷量为e）以速度v0垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°，则电子的质量为________________；在磁场中的运动时间是___________。解析：如图所示，由几何关系可以确定轨迹圆心O（它是入射点A处速度垂直线与出射点B处速度垂直线的交点），轨迹对应的圆心角为30°，由图可知轨迹半径，又因为，运动时间联立以上各式可以解得：分析方法点拨：（1）圆心的确定，通常有两种方法：①已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点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。②已知入射方向和出射点位置时，可以通过入射点做入射方向的垂线，连结入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。（2）半径的确定和计算，利用平面几何关系，求出该圆的可能半径（或圆心角），并注意以下两个重要几何特点：①粒子的速度偏向角等于轨迹圆弧对应的回旋角（圆心角），并且等于该圆弧所对弦的弦切角的2倍。②同一条弦的两个弦切角相等。（3）运动时间的确定：①（或），α是轨迹圆心角。②，s是轨迹圆弧长，v是线速度大小。解带电粒子在有界匀强磁场中运动问题，一般按“一找圆心，二找半径，三找回旋角”的规律求解。例2.两极M、N相距为d，板长为5d，两板未带电，板间有垂直于纸面的匀强磁场，如图所示。一大群电子沿平行于板的方向从各个位置以速度v射入板间，为了使电子都不从板间穿出，磁感应强度B的范围怎样？（设电子电荷量为e，质量为m。）解析：如图所示，靠近M板进入磁场的电子刚好打到N板右端，对应的磁感应强度有最小值B1，此时轨道半径为R1，由几何关系得：又联立得：靠近M板进入磁场的电子刚好打到N板左端时，对应的磁感应强度有最大值B2，此时轨迹半径为R2，由几何关系得，又联立得：综上所述：点拨：①研究极值问题，关键是抓住临界条件，而临界条件的求解又要依靠临界状态的研究，这样就把求解范围问题变成求一或两个定解，然后再界定所求量的范围。②注意临界状态的不唯一形成的多解。【考点突破】【考点指要】近几年高考试题对本部分知识考查大致分两种情况：综合性不太高，侧重基本知识考查的选择题，这样的题占5～6分；要求有较高能力才能解答的计算题，这样的题难度大，分值也很高，约15～20分。解题的基本思路是：一抓住洛仑兹力的特性；二抓住带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律；三要认真分析物理过程和几何关系。再综合以上条件进行求解。【典型例题分析】例3.（2005·全国）如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里，许多质量为m、带电荷量为+q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中，哪个图是正确的（）解析：当带电粒子竖直向上运动时，可以在磁场中完成向左的半圆的运动轨迹，而要形成向右的半圆的运动轨迹，由左手定则的磁场方向、运动方向、安培力的方向可判定带电粒子无法实现，所以A选项正确。答案：A评述：这道题是一道较基础的题，考生得分率比较高。但少数考生因为区分不清左、右手定则，粒子运动轨迹与区域边界线而