高考物理二轮复习 第二讲 磁场对运动电荷的作用.doc

用心爱心专心122号编辑高考物理二轮复习第二讲磁场对运动电荷的作用基础知识一、洛伦兹力：1、定义：磁场对运动电荷的作用力.2、大小：.洛伦兹力的公式：F=qvBsin；说明：（1）.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F=0；（2）当带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直时，F=qvB;（3）只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0；3、方向：（1）运动电荷在磁场中受力方向可用左手定则来判定；（2）洛伦兹力f的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即f总是垂直于B和v所在的平面.（3）用左手定则判定洛伦兹力方向时，若粒子带正电时，四个手指的指向与正电荷的运动方向相同.若粒子带负电时，四个手指的指向与负电荷的运动方向相反.二、带电粒子在匀强磁场中的运动1.不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动可分二种情况：（1）匀速直线运动；如果不计重力的带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，带电粒子做匀速直线运动，是因为带电粒子在磁场中不受洛伦兹力的作用.（2）匀速圆周运动；如果不计重力的带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，带电粒子做匀速圆周运动，是因为带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，只改变其运动方向，不改变其速度大小.2、不计重力的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r=mv/Bq;其运动周期T=2m/Bq(与速度大小无关).说明：不计重力的带电粒子垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：带电粒子垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动(类平抛运动)；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动(匀速圆周运动)三、质谱仪1、质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们的质量的仪器2、质谱仪的构成：（1）加速电场；（2）速度选择器；（3）偏转磁场四、回旋加速器1、是磁偏转等实验的一种基本设备2、原理：带电粒子在磁场中回旋，在电场中加速3、工作条件：带电粒子在两个D形盒内的磁场中回旋周期等于两盒狭缝间的高频电场的的变化周期4、最后速度规律方法一、洛仑兹力与安培力1、安培力是导体中所有的定向移动的自由电荷受到的洛仑兹力的合力，洛仑兹力是安培力的微观起源，安培力是洛仑兹力的宏观表现；2、洛仑兹力对带电粒子总是不做功；而安培力对导体可以做功。二、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的解题思路：1、确定圆平面：粒子做匀速圆周运动的轨迹在洛仑兹力与速度的方向所确定的平面内。2、用几何知识确定圆心（1）因为F方向指向圆心，根据F一定垂直v，画出粒子运动轨迹中任意两点(大多是射入点和出射点)的F或半径方向，其延长线的交点即为圆心，（2）．利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心3、半径的确定与计算：一般利用几何知识，常用到解三角形的方法4、确定轨迹所对的圆心角，求运动时间.先利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于360°(或2)计算出圆心角的大小，再由公式t=T/3600(或T/2)可求出运动时间.【例1】如图所示，abcd为绝缘挡板围成的正方形区域，其边长为L，除武装在这个区域内存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．正、负电子分别从ab挡板中点K，沿垂直挡板ab方向射入场中，其质量为m，电量为e．若从d、P两点都有粒子射出，则正、负电子的入射速度分别为多少？（其中bP=L/4）分析与解：（1）若为正电子，则初态洛仑兹力方向为竖直向上，该正电子将向上偏转且由d点射出．Kd线段为圆轨迹上的一条弦，其中垂线与洛仑兹力方向延长线交点必为圆心，设该点为O1．其轨迹为小于1/4的圆弧．解：如图所示，设圆运动半径为R1，则O1K=O1d=R1由Rt△O1da可知：（2）若为负电子，初态洛仑兹力方向竖直向下，该电子将向下偏转由P点射出，KP为圆轨迹上的一条弦，其中垂线与洛仑兹力方向的交点必为圆心，设该点为O2，其轨迹为大于1/4圆弧．（如图所示）由Rt△Kip可知：【例2】在真空中，半径为r=3×10-2m的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B=0.2T，方向如图所示，一带正电粒子，以初速度v0=106m/s的速度从磁场边界上直径ab一端a点处射入磁场，已知该粒子荷质比为q/m=108C/kg，不计粒子重力，则（1）粒子在磁场中匀速圆周运动的半径是多少？（2）若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以v0与Oa的夹角θ表示）？最大偏转角多大？分析：（1）圆运动半径可直接代入公式求解．（2）先在圆中画出任意一速度方偏转角为初速度与未速度的夹角，且偏转角等于粒子运动轨迹所对应的圆心角．向入射时，其偏转角为哪个角？如图所示．由图分析知：弦ac是粒子轨迹上的弦，也是圆形磁场的弦．因此，