【红对勾】2012高考物理 磁场对运动电荷的作用课件.ppt

课时2磁场对运动电荷的作用知识点一洛伦兹力
——知识回顾——
1．洛伦兹力的定义：在磁场中所受的力．
2．洛伦兹力的大小
F＝，θ为v与B的夹角．当v∥B时，洛伦兹力F＝；当v⊥B时，洛伦兹力F＝.3．洛伦兹力的方向
左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让垂直穿入掌心，四指指向运动的方向(或运动的反方向)，那么，拇指所指的方向就是运动电荷所受的方向．
4．洛伦兹力对运动电荷不做功，因为洛伦兹力方向始终与 方向垂直．——要点深化——
1．由安培力公式指导洛伦兹力公式F洛＝qvB
如图1所示，直导线长L，电流为I，导体中运动电荷数为N，截面积为S，电荷的电荷量为q，运动速度为v，则安培力F＝BIL＝NF洛2．洛伦兹力与安培力相比较
安培力是洛伦兹力的宏观表现，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．3．洛伦兹力与电场力相比较——基础自测——
如图2所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时()
A．v变大
B．v变小
C．v不变
D．不能确定解析：洛伦兹力虽然不做功，但其方向垂直斜面向下，使物体与斜面间的正压力变大，故摩擦力变大，损失的机械能增加．
答案：B知识点二带电粒子在磁场中运动
——知识回顾——
1．若v∥B，带电粒子所受的洛伦兹力F＝0，因此带电粒子以速度v做运动．2．若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做 运动．
(1)向心力由洛伦兹力提供，即qvB＝
(2)轨道半径公式：R＝
(3)周期：T＝＝
(4)频率：f＝＝ ——要点深化——
1．运动分析：如图3所示，若带电粒子沿垂直磁场方向射入磁场，即θ＝90°时，带电粒子所受洛伦兹力F洛＝qvB，方向总与速度v方向垂直．洛伦兹力提供向心力，使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动．——基础自测——
质子(11H)和α粒子(24He)从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，则这两粒子的动能之比Ek1∶Ek2＝________，轨道半径之比r1∶r2＝________，周期之比T1∶T2＝________.题型一带电粒子在匀强磁场中的运动
[例1]如图4所示，在真空中半径r＝3.0×10－2m的圆形区域内，有磁感应强度B＝0.2T，方向如图的匀强磁场，一批带正电的粒子以初速度v0＝1.0×106m/s，从磁场边界上直径ab的一端a沿着各个方向射入磁场，且初速度方向与磁场方向都垂直，该粒子的比荷为q/m＝1.0×108C/kg，不计粒子重力．求：
(1)粒子的轨迹半径；
(2)粒子在磁场中运动的最长时间；
(3)若射入磁场的速度改为v0＝3.0×105m/s，其他条件不变，试用斜线画出该批粒子在磁场中可能出现的区域．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)图5[答案](1)5.0×10－2m(2)6.4×10－8s(3)略变式1—1如图6所示，在x轴上方有匀强磁场B，一个质量为m、带电荷量为－q的粒子，以速度v从A点射入磁场，θ角已知，粒子重力不计，求：
(1)粒子在磁场中的运动时间．
(2)粒子离开磁场的位置．解析：找其圆心位置，不一定要一步到位，先定性
地确定其大概的轨迹，然后由几何关系确定圆心角、弦长与半径的关系．此题中有一点要提醒的是：圆心一定在过A点且与速度v垂直的一条直线上，如图7所示．题型二带电粒子在磁场中运动的临界问题
[例2]如图8所示，一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．现从矩形区域ad边的中点O处，垂直磁场射入一速度方向与ad边夹角为30°，大小为v0的带电粒子．已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为l，重力影响不计．(1)试求粒子能从ab边射出磁场的v0值；
(2)在满足粒子从ab边射出磁场的条件下，粒子在磁场中运动的最长时间是多少？[解析]这是一道带电粒子在有界磁场中的运动问题，由于磁场边界的限制，粒子从ab边射出磁场时速度有一定范围．当v0有最小值v1时，粒子速度恰与ab边相切；当v0有最大值v2时，粒子速度恰与cd边相切．轨迹示意图9所示．题后反思
(1)解决此类问题的关键是：找准临界点．
(2)找临界点的方法是：以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，分析可能的情况，必要时画出几个半径不同的轨迹，这样就能顺利地找到临界条件．变式2—1如图10所示，匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，边界为CD和EF.一电子从CD边界外侧以速率v0垂直匀强磁场射入，入射方向与CD边界间夹角为θ.已知电子的质量为m，电荷量为e，为使电子能从磁场的另一侧EF射出，求电子的速率v0至少多大？