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2021高考物理一轮复习-第9章-磁场-第2讲-磁场对运动电荷的作用教案.doc
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1、2021高考物理一轮复习 第9章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用教案2021高考物理一轮复习 第9章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用教案年级:姓名:24第2讲磁场对运动电荷的作用洛伦兹力1洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力。2洛伦兹力的方向(1)判定方法:左手定则掌心磁感线垂直穿入掌心;四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;拇指指向洛伦兹力的方向。(2)方向特点:F洛B,F洛v,即F垂直于B和v决定的平面。3洛伦兹力的大小(1)vB时,洛伦兹力F洛0。(2)vB时,洛伦兹力F洛qvB。(3)v0时,洛伦兹力F洛0。4洛伦兹力的特点:洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小,只改变带电粒子
2、速度的方向,洛伦兹力对带电粒子不做功。带电粒子在匀强磁场中的运动1若vB,则粒子不受洛伦兹力,在磁场中做匀速直线运动。2若vB,则带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3半径和周期公式(1)由qvBm,得r。(2)由v,得T。1(教科版选修31P97T1)下列各图中,运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是()B2.(多选)电子e以垂直于匀强磁场的速度v,从a点进入长为d、宽为L的磁场区域,偏转后从b点离开磁场,如图所示。若磁场的磁感应强度为B,那么()A电子在磁场中的运动时间tB电子在磁场中的运动时间tC洛伦兹力对电子做的功是WBevLD电子在b点的速度值也为vBD
3、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由a点到b点运动时间t,洛伦兹力对电子不做功,故B、D正确。3(多选)两个粒子,电荷量相等,在同一匀强磁场中受磁场力而做匀速圆周运动 ()A若速率相等,则半径必相等B若动能相等,则周期必相等C若质量相等,则周期必相等D若动量大小相等,则半径必相等CD带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,qvBm,可得R,T,可知C、D正确。4如图所示,在第象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子分别以相同速率沿与x轴成30角的方向从原点射入磁场,则正、负电子在磁场中运动的时间之比为()A12 B.21C1 D.11B正、负电子在磁场中运动轨迹如图所示,正
4、电子做匀速圆周运动在磁场中的部分对应圆心角为120,负电子圆周部分所对应圆心角为60,故时间之比为21。考点一对洛伦兹力的理解1洛伦兹力的特点(1)利用左手定则判断洛伦兹力的方向,注意区分正、负电荷。(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。(3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。(4)洛伦兹力一定不做功。2洛伦兹力与安培力的联系及区别(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现,二者是相同性质的力,都是磁场力。(2)安培力可以做功,而洛伦兹力对运动电荷不做功。3洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力产生条件v0且v不与B平行电荷处在电场中大小FqvB(vB)FqE方向FB且Fv正电荷受
5、力与电场方向相同,负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功,可能做负功,也可能不做功(2020大兴区模拟)从太阳和其他星体发射出的高能粒子流,在射向地球时,由于地磁场的存在,改变了运动方向,对地球起到了保护作用。如图为地磁场的示意图(虚线,方向未标出),赤道上方的磁场可看成与地面平行,若有来自宇宙的一束粒子流,其中含有(He的原子核)、(电子)、(光子)射线以及质子,沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空,则在地磁场的作用下()A射线沿直线射向赤道B 射线向西偏转C射线向东偏转D质子向北偏转B赤道上方磁场方向与地面平行、由南向北,根据左手定则可知,带正电的射线和质子向东偏转,带
6、负电的射线向西偏转,不带电的射线不偏转,选项B正确。1.(2020福州模拟)电视显像管原理的示意图如图所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的O点,安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是 ()A电子偏转到a点时,根据左手定则可知,磁场方向垂直纸面向外,对应的B t图的图线应在t轴下方;电子偏转到b点时,根据左手定则可知,磁场方向垂直纸面向里,对应的B t图的图线应在t轴上方,A正确。2(多选)如图所示,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块(设a、b
7、间无电荷转移),a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场,现用水平恒力F拉b物块,使a、b一起无相对滑动地向左加速运动,在加速运动阶段()Aa对b的压力不变Ba对b的压力变大Ca、b物块间的摩擦力变小Da、b物块间的摩擦力不变BCa向左加速时受到的竖直向下的洛伦兹力变大,故对b的压力变大,B项正确;从a、b整体看,由于a受到的洛伦兹力变大,会引起b对地面的压力变大,滑动摩擦力变大,整体的加速度变小,再隔离a,b对a的静摩擦力提供其加速度,由Fbamaa知,a、b间的摩擦力变小,选项C正确。3(多选)如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中,轨道两
8、端在同一高度上,轨道是光滑的,两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放,M、N为轨道的最低点,以下说法正确的是()A两小球第一次到达轨道最低点时的速度vMvNB两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力FMFNC小球第一次到达M的时间大于另一小球到达N的时间D在磁场中小球能到达轨道的另一端,在电场中不能ABD小球在磁场中到达轨道最低点的过程中只有重力做功,根据动能定理有mgRmv0,解得vM。小球在电场中到达轨道最低点的过程中,重力做正功,电场力做负功,根据动能定理有mgRqERmv0,解得vN,所以vMvN;设两轨道左端最高点分别为X、Y,因为SXMSYN,所以该过程所用时间tMv
9、N,所以FMFN,由牛顿第三定律可知FMFM,FNFN,则B项正确。考点二带电粒子在匀强磁场中的运动1圆心的确定方法方法一若已知粒子轨迹上的两点的速度方向,则可根据洛伦兹力Fv,分别确定两点处洛伦兹力F的方向,其交点即为圆心,如图(a);方法二若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向,则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线,中垂线与垂线的交点即为圆心,如图(b)。2半径的计算方法方法一由物理方法求:半径R;方法二由几何方法求:一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)计算来确定。3时间的计算方法方法一由圆心角求:tT;方法二由弧长求:t。4带电粒子在不同边界磁场中的运动(1)
10、直线边界(进出磁场具有对称性,如图所示)。(2)平行边界(存在临界条件,如图所示)。(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出,如图所示)。单一磁场如图所示,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一电荷量为q(q0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域,射入点与ab的距离为,已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60,则粒子的速率为(不计重力)()A.B.C. D.B如图所示,粒子做圆周运动的圆心O2必在过入射点垂直于入射速度方向的直线EF上,由于粒子射入、射出磁场时运动方向间的夹角为60,故圆弧ENM对应圆心角为60,所
11、以EMO2为等边三角形。由于O1D,所以EO1D60,O1ME为等边三角形,所以可得到粒子做圆周运动的半径EO2O1ER,由qvB,得v,B正确。1.此【例2】中,带电粒子在圆柱形匀强磁场区域中的运行时间为()A.B.C. D.B由T,tT可得:t,故选项B正确。2此【例2】中,若带电粒子对准圆心沿直径ab的方向射入磁场区域,粒子射出磁场与射入磁场时运动方向的夹角仍为60,则粒子的速率为()A. B.C. D.C粒子进入磁场后做匀速圆周运动的轨迹如图所示,根据几何关系可知,粒子做圆周运动的半径rR,由qvBm可得,v。选项C正确。3此【例2】中,若带电粒子速率不变,磁场方向改为垂直纸面向里,带
12、电粒子从磁场射出时与射入磁场时运动方向的夹角为()A30 B.45C60 D.120D磁场方向改为垂直纸面向里,粒子进入磁场后向左偏转,运动轨迹如图所示,OAB和OBC都是等边三角形,所以AOC120,带电粒子从磁场射出时与射入磁场时运动方向的夹角也是120。选项D正确。 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法 组合磁场(2019全国卷18)如图,在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为B和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子垂直于x轴射入第二象限,随后垂直于y轴进入第一象限,最后经过x轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为()A. B.C.
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