广东高考物理第一轮复习磁场上课用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1一、磁场基本概念一、磁场基本概念第1页2磁场基本概念磁场基本概念1、磁场产生：、磁场产生：磁体，通电导体，运动电荷均能产生磁场。磁体，通电导体，运动电荷均能产生磁场。磁现象电本质磁现象电本质：磁场产生都是因为磁场产生都是因为电荷运动而产生电荷运动而产生。2 2、磁场基本性质、磁场基本性质：对处于磁场中磁极、电流、运动电：对处于磁场中磁极、电流、运动电荷有磁场力作用。荷有磁场力作用。注意：通电导线、运动电荷在磁场中是否受注意：通电导线、运动电荷在磁场中是否受磁磁场力作用还与其与磁场间夹角相关场力作用还与其与磁场间夹角相关，不能说通，不能说通电导线在该处不受磁场力，则该处不存在磁场。电导线在该处不受磁场力，则该处不存在磁场。安培分子电流假说：安培分子电流假说：一个环形电流相当于一个小磁针。一个环形电流相当于一个小磁针。第2页3磁场描述磁场描述磁场强弱定义磁场强弱定义：同一小段通电直导线在导线与同一小段通电直导线在导线与磁场垂直放置时，导体所受磁场力磁场垂直放置时，导体所受磁场力F越大，则越大，则该处磁场越强，磁感强度该处磁场越强，磁感强度B越大。越大。磁场方向：磁场方向：要求：小磁针要求：小磁针N N极受力方向极受力方向（也是（也是N N极静止时所指极静止时所指方向）为方向）为该点磁场方向该点磁场方向。通电导线、运动电荷受。通电导线、运动电荷受力方向不单与磁场方向相关，还与二者间位置关力方向不单与磁场方向相关，还与二者间位置关系相关，故不是用运动电荷受力方向来确定磁场系相关，故不是用运动电荷受力方向来确定磁场方向。方向。磁场强弱描述磁场强弱描述：定量描述用磁感强度：定量描述用磁感强度B。第3页4三、磁感应强度三、磁感应强度B1.在磁场中在磁场中垂直于磁场方向垂直于磁场方向通电导线，所受通电导线，所受安培力安培力F跟电流跟电流I和导线长度和导线长度L乘积乘积IL比值叫做磁感应强度比值叫做磁感应强度2.磁感应强度单位磁感应强度单位:特斯拉，简称特，国际符号是特斯拉，简称特，国际符号是T3.磁磁感感应应强强度度方方向向:就就是是磁磁场场方方向向小小磁磁针针静静止止时时北北极所指方向极所指方向磁感强度B是描述磁场性质物理量；B大小与放入其中通电导线有没有、I大小无关。而磁场力大小与磁场方向、通电直导线IL、IL与B夹角都有关系。第4页5四、磁场定性描述：磁感线四、磁场定性描述：磁感线1.是是在在磁磁场场中中画画出出一一些些有有方方向向曲曲线线，在在这这些些曲曲线线上上，每每一一点点切切线线方方向向都都在在该该点点磁磁场场方方向向上上磁磁感感线线分分布布能能够形象地表示出磁场强弱和方向够形象地表示出磁场强弱和方向2.磁感线上各点切线方向磁感线上各点切线方向就是这点就是这点磁场方向磁场方向.也就是这也就是这点磁感应强度方向点磁感应强度方向3.磁感线密疏表示磁场大小磁感线密疏表示磁场大小在同一个磁场磁感线分在同一个磁场磁感线分布图上，磁感线越密地方，表示那里磁感应强度越大布图上，磁感线越密地方，表示那里磁感应强度越大4.磁感线都是闭合曲线，磁场中磁感线不相交磁感线都是闭合曲线，磁场中磁感线不相交第5页6常常见见磁磁感感应应线线分分布布通电环形导线周围磁场通电环形导线周围磁场地球磁场地球磁场通电直导线周围磁场通电直导线周围磁场第6页7上海卷71取取两两个个完完全全相相同同长长导导线线，用用其其中中一一根根绕绕成成如如图图（a）所所表表示示螺螺线线管管，当当该该螺螺线线管管中中通通以以电电流流强强度度为为I电电流流时时，测测得得螺螺线线管管内内中中部部磁磁感感应应强强度度大大小小为为B，若若将将另另一一根根长长导导线线对对折折后后绕绕成成如如图图（b）所所表表示示螺螺线线管管，并并通通以以电电流流强强度度也也为为I电电流流时时，则则在在螺螺线线管管内内中中部磁感应强度大小为（部磁感应强度大小为（）（A）0（B）0.5B（C）B（D）2 B(a)(b)A关键点：磁感应强度为矢量，关键点：磁感应强度为矢量，矢量合成注意方向。矢量合成注意方向。第7页8磁场力磁场力对磁极磁场力对磁极磁场力F F；对运动电荷洛伦兹力对运动电荷洛伦兹力f f。对通电导线安培力对通电导线安培力F F；对磁极磁场力对磁极磁场力F F：方向：方向：磁极间作用力据同名磁极相互排斥，异磁极间作用力据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；磁场对磁极作用力方向由磁场名磁极相互吸引；磁场对磁极作用力方向由磁场方向确定，方向确定，N极受力方向为磁场方向，极受力方向为磁场方向，S极受力极受力方向与磁场方向相反。方向与磁场方向相反。大小：只能定性分析大小：只能定性分析，同一磁极在磁感强度，同一磁极在磁感强度越大处其所受磁场力越大。大多据磁感线分布，越大处其所受磁场力越大。大多据磁感线分布，疏密来定性分析。疏密来定性分析。第8页9苏锡常镇四市一模11 1两个完全相同条形磁铁两个完全相同条形磁铁,放在平板放在平板AB上，磁铁上，磁铁N、S极如图所表示，开始时平板及磁铁皆处于水平位置，极如图所表示，开始时平板及磁铁皆处于水平位置，且静止不动，且静止不动，（1）现将）现将AB突然竖直向上平移（平板与磁铁之间一突然竖直向上平移（平板与磁铁之间一直接触），并使之停在直接触），并使之停在A B 处，结果发觉两个条形处，结果发觉两个条形磁铁吸在了一起磁铁吸在了一起（2）假如将）假如将AB从原来位置突然竖直向下平移，并使从原来位置突然竖直向下平移，并使之停在位置之停在位置A B处，结果发觉两条形磁铁也吸在了一处，结果发觉两条形磁铁也吸在了一起，则以下说法正确是起，则以下说法正确是()ABBASNSNAB第9页10（A）开始时两磁铁静止不动说明磁铁间作用力是排）开始时两磁铁静止不动说明磁铁间作用力是排斥力斥力（B）开始时两磁铁静止不动说明磁铁间吸引力等于）开始时两磁铁静止不动说明磁铁间吸引力等于静摩擦力静摩擦力（C）第（）第（1）过程中磁铁开始滑动时，平板正在向上）过程中磁铁开始滑动时，平板正在向上减速减速（D）第（）第（2）过程中磁铁开始滑动时，平板正在向下）过程中磁铁开始滑动时，平板正在向下减速减速答案：答案：BC第10页11对通电导线安培力对通电导线安培力F F：大小：大小：（BI）F=0（B I）方向：方向：据据左手定则来判定左手定则来判定；F B、F I、F BI组成平组成平面面。（磁场。（磁场B方向与导体电流方向与导体电流I方向无必定关系。方向无必定关系。B1BB2IB左手定则：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，而且都跟手伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，而且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开四指指向电流方向，那么，大拇指所指手心，并使伸开四指指向电流方向，那么，大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受安培力方向方向就是通电导线在磁场中所受安培力方向第11页12广东茂名市第一次模考72如如图图所所表表示示，用用两两条条一一样样弹弹簧簧秤秤吊吊着着一一根根铜铜棒棒，铜铜棒棒所所在在虚虚线线框框范范围围内内有有垂垂直直纸纸面面匀匀强强磁磁场场，棒棒中中通通入入自自左左向向右右电电流流。当当棒棒静静止止时时，弹弹簧簧秤秤示示数数为为F1；若若将将棒棒中中电电流流反反向向，当当棒棒静静止止时时，弹弹簧簧秤秤示示数数为为F2，且且F2 F1，依依 据据 上上 面面 所所 给给 信信 息息，能能 够够 确确 定定 （）A磁场方向磁场方向B磁感应强度大小磁感应强度大小C安培力大小安培力大小D铜棒重力铜棒重力ACD第12页13安培力应用安培力应用重点关注重点关注安培力安培力F F方向：方向：F B、F I、F BI组成平面组成平面。安培力安培力F方向与磁场方向与磁场B方向相关，故在分析导体方向相关，故在分析导体受力时，应明确磁场受力时，应明确磁场B方向，即要将方向，即要将磁感线在空磁感线在空间立体分布转换成平面示意图间立体分布转换成平面示意图。对对导线受力分析导线受力分析时，因为时，因为FBIFBI组成平面，组成平面，F F、B B、I I三量位置关系展现空间立体图象，应经过三量位置关系展现空间立体图象，应经过投投影或取剖面方法影或取剖面方法，将其转变为，将其转变为平面受力图平面受力图。第13页14通电直导线在磁场中平衡通电直导线在磁场中平衡（若直导线在磁场中运动，则变为电磁感应问题，导（若直导线在磁场中运动，则变为电磁感应问题，导线切割磁感线产生感应电流从而引发导线电流改变。线切割磁感线产生感应电流从而引发导线电流改变。）解题关键解题关键：受力分析中：受力分析中安培力方向安培力方向，将，将立体受立体受力图力图转换为导体转换为导体平面受力分析示意图平面受力分析示意图。第14页15 例例11如图所表示，质量为如图所表示，质量为m m铜棒搭在铜棒搭在U U形导线框形导线框右端，棒长和框宽均为右端，棒长和框宽均为L L，磁感应强度为，磁感应强度为B B匀匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落力作用下铜棒被平抛出去，下落h h后落在水平后落在水平面上，水平位移为面上，水平位移为s s。求闭合电键后经过铜棒。求闭合电键后经过铜棒电荷量电荷量Q Q。Bhs第15页16例例1解：解：闭闭合合电键电键后极短后极短时间时间内，内，铜铜棒受安培力向棒受安培力向右冲量右冲量Ft=mv0而被平抛出去，而被平抛出去，其中其中F=BIL，而瞬而瞬时电时电流和流和时间时间乘乘积积等于等于电电荷量荷量Q=I t，由平抛由平抛规规律可算律可算铜铜棒离开棒离开导线导线框框时时初速度初速度最最终终可得可得。第16页172 2如图（甲）所表示，两根足够长光滑平行金属导如图（甲）所表示，两根足够长光滑平行金属导轨相距为轨相距为l l1 10.4m0.4m，导轨平面与水平面成，导轨平面与水平面成3030 角，下端经过导线连接阻值角，下端经过导线连接阻值R R0.60.6电阻质量为电阻质量为m m0.2kg0.2kg、阻值、阻值r r0.20.2金属棒金属棒abab放在两导轨上，棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，整个装置处于垂直导与导轨垂直并保持良好接触，整个装置处于垂直导轨平面向上磁场中，取轨平面向上磁场中，取g g10m/s10m/s2 2（1 1）若金属棒距导轨下端）若金属棒距导轨下端l l2 20.5m0.5m，磁场随时间改，磁场随时间改变规律如图（乙）所表示，为保持金属棒静止，试变规律如图（乙）所表示，为保持金属棒静止，试求加在金属棒中央、沿斜面方向外力随时间改变关求加在金属棒中央、沿斜面方向外力随时间改变关系系abRl1甲B第17页18（2 2）若所加磁场磁感应强度大小恒为）若所加磁场磁感应强度大小恒为BB，经，经过额定功率过额定功率P Pm m=10W=10W小电动机对金属棒施加沿小电动机对金属棒施加沿斜面向上牵引力，使其从静止开始沿导轨做斜面向上牵引力，使其从静止开始沿导轨做匀加速直线运动，经过匀加速直线运动，经过0.5s0.5s电动机到达额定电动机到达额定功率，今后电动机功率保持不变金属棒运功率，今后电动机功率保持不变金属棒运动动v v一一t t图像如图（丙）所表示试求磁感应图像如图（丙）所表示试求磁感应强度强度 BB大小和大小和0.5s0.5s内电动机牵引力冲量大内电动机牵引力冲量大小小第18页192（1）金属棒沿斜面方向受力平衡，外力）金属棒沿斜面方向受力平衡，外力应应沿沿斜面向上，斜面向上，设设其大小其大小为为F，则则由由图图乙可知，乙可知，t时时刻磁感刻磁感应应强强度度B大小可表示大小可表示为为B=2.5t Tt时时刻，回路中刻，回路中产产生感生感应电动势应电动势 此此时时回路中感回路中感应电应电流流 联联立得立得 N第19页20（2）由）由图图丙可知，金属棒运丙可知，金属棒运动动最大速度最大速度vm5m/s，此，此时时金属棒所受金属棒所受协协力力为为零零设设金属棒此金属棒此时时所受拉力大小所受拉力大小为为F1，流，流过过棒中棒中电电流流为为Im，则则F1-mgsinq q-BIm l1=0 Em=Bl1vmIm=Pm=F1vm联联立立得得B=1T第20页21在在0.5s时时，设设金属棒所受拉力大小金属棒所受拉力大小为为F2，加速度，加速度大小大小为为a，运，运动动速度大小速度大小为为v2，流，流过过金属棒金属棒电电流流为为I2，依据牛，依据牛顿顿第二定律第二定律F2-mgsinq q-BI2l1=maE2=Bl1v2 在在0.5s内，由内，由动动量定理：量定理：联联立立解得解得NsPm=F2v2 v2at第21页22洛伦兹力洛伦兹力第22页23一、洛仑兹力一、洛仑兹力运动电荷受到磁场作用力，运动电荷受到磁场作用力，叫做叫做洛仑兹力洛仑兹力（1）洛仑兹力大小：）洛仑兹力大小：f=qvBsinf=qvB（当（当Bv时），当电荷静止或运动电荷时），当电荷静止或运动电荷速速度方向跟磁感强度方向平行度方向跟磁感强度方向平行时，电荷都时，电荷都不受洛仑兹不受洛仑兹力力。（2）洛仑兹力）洛仑兹力方向方向由由左手定则左手定则判断。判断。注意：注意：洛仑兹力一定垂直于洛仑兹力一定垂直于B和和v所决定平面所决定平面.四指指向是正电荷运动方向或负电荷运动反方向；四指指向是正电荷运动方向或负电荷运动反方向；（3）特征：洛仑兹力对电荷不做功，它只改变运动）特征：洛仑兹力对电荷不做功，它只改变运动电荷速度方向，不改变速度大小。电荷速度方向，不改变速度大小。洛伦兹力洛伦兹力f大小、方向与电荷运动状态相关；与重力、大小、方向与电荷运动状态相关；与重力、电场力不一样电场力不一样.第23页24洛仑兹力计算公式推导：洛仑兹力计算公式推导：f=qvBsin如图所表示，当如图所表示，当v与与B垂直时，整个导线受到安培力为垂直时，整个导线受到安培力为IBFfF安安=BIL （1）其中其中I=nqSv （2）设导线中共有设导线中共有N个自由电子个自由电子 N=nSL （3）每个电子受磁场力为每个电子受磁场力为f，则，则F安安=Nf （4）由以上四式得由以上四式得f=qvB当当v与与B成成角时，角时，f=qvBsin洛仑兹力是安培洛仑兹力是安培力微观表现。力微观表现。（4）洛仑兹力和安培力关系：洛仑兹力和安培力关系：第24页25二、带电粒子在磁场中圆周运动二、带电粒子在磁场中圆周运动若若带带电电粒粒子子速速度度方方向向与与磁磁场场方方向向平平行行(相相同同或或相相反反)，带带电电粒子以不变速度粒子以不变速度做匀速直线运动做匀速直线运动当当带带电电粒粒子子速速度度方方向向与与磁磁场场垂垂直直时时，带带电电粒粒子子在在垂垂直直于于磁感应线平面内磁感应线平面内做匀速圆周运动做匀速圆周运动1.带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中仅仅受受洛洛仑仑兹兹力力而而做做匀匀速速圆圆周周运动时，洛仑兹力充当向心力：运动时，洛仑兹力充当向心力：轨道半径：轨道半径：角速度：角速度：周期：周期：频率：频率：动能：动能：第25页26带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动前提条件：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动前提条件：粒子只受洛伦兹力作用（如还受其它力作用，粒子只受洛伦兹力作用（如还受其它力作用，则其它力协力为则其它力协力为0）；粒子以垂直于匀强磁场方）；粒子以垂直于匀强磁场方向入射。（平行于磁场方向入射，则粒子做匀向入射。（平行于磁场方向入射，则粒子做匀速直线运动；以和磁场成某一夹角方向入射，速直线运动；以和磁场成某一夹角方向入射，则粒子做螺旋线运动）则粒子做螺旋线运动）规律：规律：=第26页27该式与粒子运动位置相联络该式与粒子运动位置相联络；包括粒子；包括粒子运动运动位置关系时均围绕其计算位置关系时均围绕其计算。是与粒子运动时间相联络；凡包括是与粒子运动时间相联络；凡包括粒粒子运动时间计算均围绕其处理子运动时间计算均围绕其处理。关键点关键点1:1:规律应用规律应用关键关键在于在于画出粒子运动全部画出粒子运动全部运动轨迹运动轨迹；确定（计算）；确定（计算）圆周运动半径圆周运动半径r r。关键点关键点2:2:粒子在磁场中运动都是粒子在磁场中运动都是有界磁场问有界磁场问题题,注意注意粒子运动粒子运动空间限制条件空间限制条件.第27页28(2)圆心确定怎样确定圆心是处理问题前提，也是解题关键怎样确定圆心是处理问题前提，也是解题关键首首先先,应应有有一一个个最最基基本本思思绪绪：即即圆圆心心一一定定在在与与速速度度方方向向垂直直线上垂直直线上圆心位置确实定通常有两种方法圆心位置确实定通常有两种方法:a.a.已知入射方向和出射方向时，可经过入射点和出射已知入射方向和出射方向时，可经过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向点分别作垂直于入射方向和出射方向直线，两条直线交点就是圆弧轨直线，两条直线交点就是圆弧轨道圆心道圆心(如图所表示，图中如图所表示，图中P P为入射点，为入射点，M M为出射点为出射点)PMvvO-qb.b.已已知知入入射射方方向向和和出出射射点点位位置置时时，能能够够经经过过入入射射点点作作入射方向垂线入射方向垂线,连接入射点和出射点连接入射点和出射点,作其中垂线，这两条垂线交点就是圆弧作其中垂线，这两条垂线交点就是圆弧轨道圆心轨道圆心(如图示，如图示，P P为入射点，为入射点，M M为出为出射点射点)PMvO-q粒子运动偏转方向由洛伦兹力方向来确定。粒子运动偏转方向由洛伦兹力方向来确定。第28页29(3)半径确定和计算利用平面几何关系利用平面几何关系,求出该圆可能半径求出该圆可能半径(或圆心角或圆心角)ROBvL y偏转角由偏转角由sin=L/R求出。求出。侧移由侧移由R2=L2+(R-y)2解出。解出。vRvOOr穿过圆形磁场区。画好辅助线（半穿过圆形磁场区。画好辅助线（半径、速度、轨迹圆圆心、连心线）。径、速度、轨迹圆圆心、连心线）。偏角可由偏角可由求出。求出。穿穿过过矩矩形形磁磁场场区区。要要先先画画好好辅辅助助线（半径、速度及延长线）。线（半径、速度及延长线）。第29页30(3)a.直接依据公式直接依据公式t=s/v或或t=/求出运动时间求出运动时间tb.粒子在磁场中运动一周时间为粒子在磁场中运动一周时间为T，当粒子运动圆，当粒子运动圆弧所对应圆心角为弧所对应圆心角为时，其运动时间可由下式表示：时，其运动时间可由下式表示：运动时间确定粒子在磁场中运动时间计算都是据粒子圆周运粒子在磁场中运动时间计算都是据粒子圆周运动周期动周期T T来计算来计算.第30页311月海淀区期末练习161（8分）如图所表示，虚线所围区域内有方向垂分）如图所表示，虚线所围区域内有方向垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度为直纸面向里匀强磁场，磁感应强度为B。一束电子沿。一束电子沿圆形区域直径方向以速度圆形区域直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成场区后，其运动方向与原入射方向成角。设电子质角。设电子质量为量为m，电荷量为，电荷量为e，不计电子之间相互作用力及所，不计电子之间相互作用力及所受重力。求：受重力。求：（1）电子在磁场中运动轨迹半径）电子在磁场中运动轨迹半径R；（2）电子在磁场中运动时间）电子在磁场中运动时间t；（3）圆形磁场区域半径）圆形磁场区域半径r。BOvvr第31页32解：解：（1）由牛顿第二定律和洛沦兹力公式得）由牛顿第二定律和洛沦兹力公式得解得解得（2）设电子做匀速圆周运动周期为）设电子做匀速圆周运动周期为T，则，则由如图所表示几何关系得圆心角由如图所表示几何关系得圆心角所以所以（3）由如图所表示几何关系可知，）由如图所表示几何关系可知，BO1ROvvr所以所以第32页33天津五区县重点校联考17 2如如图图所所表表示示，挡挡板板P右右侧侧有有匀匀强强磁磁场场，方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里，一一个个带带负负电电粒粒子子垂垂直直于于磁磁场场方方向向经经挡挡板板上上小小孔孔M进进入入磁磁场场,进进入入磁磁场场时时速速度度方方向向与与挡挡板板成成30角角，粒粒子子在在磁磁场场中中运运动动后后，从从挡挡板板上上N孔孔离离开开磁磁场场，离离子子离离开开磁磁场场时时动动能能为为Ek，M、N相相距距为为L，已已知知粒粒子子所所带带电量值为电量值为q，质量为，质量为m，重力不计。求：，重力不计。求：（1）匀强磁场磁感应强度大小）匀强磁场磁感应强度大小（2）带电离子在磁场中运动时间。）带电离子在磁场中运动时间。300BMPN第33页34解：（解：（1）可得：可得：r=L可得：可得：（2）可得：可得：第34页3507年南京市期末年南京市期末质质量量调调研研63如图是某离子速度选择器原理示意图，在二分之如图是某离子速度选择器原理示意图，在二分之一径为一径为R=10cm圆形筒内有圆形筒内有B=110-4 T 匀强磁场匀强磁场,方向方向平行于轴线。在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔平行于轴线。在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔a、b分别作为入射孔和出射孔。现有一束比荷为分别作为入射孔和出射孔。现有一束比荷为q/m=21011C/kg正离子，以不一样角度正离子，以不一样角度入射，最终有不一入射，最终有不一样速度离子束射出，其中入射角样速度离子束射出，其中入射角=30,且不经碰撞且不经碰撞而直接从出射孔射出离子速度而直接从出射孔射出离子速度v大小是大小是（）A4105m/sB2105m/sC4106m/sD2106m/saObC解解见见下下页页第35页36aOb解：解：作入射速度垂线与作入射速度垂线与ab垂直平分线交于垂直平分线交于O点，点，O点即为轨迹圆圆心。画出离子在磁场中轨迹如图示：点即为轨迹圆圆心。画出离子在磁场中轨迹如图示：OrraOb=2=60，r=2R=0.2m第36页374.(4.(北京西城北京西城)如图，如图，xOyxOy平面内圆平面内圆OO与与y y轴相切轴相切于坐标原点于坐标原点O.O.在该圆形区域内，有与在该圆形区域内，有与y y轴平行匀轴平行匀强电场和垂直于圆面匀强磁场强电场和垂直于圆面匀强磁场.一个带电粒子一个带电粒子（不计重力）从原点（不计重力）从原点O O沿沿x x轴进入场区，恰好做匀轴进入场区，恰好做匀速直线运动，穿过场区时间为速直线运动，穿过场区时间为T T0 0.若撤去磁场，只若撤去磁场，只保留电场，其它条件不变，该带电粒子穿过场区保留电场，其它条件不变，该带电粒子穿过场区时间为时间为T T0 0/2./2.若撤去电场，只保留磁场，其它条件若撤去电场，只保留磁场，其它条件不变，求该带电粒子穿过场区时间不变，求该带电粒子穿过场区时间.第37页38解析：设电场强度为解析：设电场强度为E E，磁感应强度为，磁感应强度为B B，圆，圆OO半径半径为为R.R.粒子电荷量为粒子电荷量为q,q,质量为质量为m m，初速度为，初速度为v.v.同时存在同时存在电场和磁场时，带电粒子做匀速直线运动，有电场和磁场时，带电粒子做匀速直线运动，有qvB=qE,vTqvB=qE,vT0 0=2R.=2R.只存在电场时，粒子做类平抛运动，有只存在电场时，粒子做类平抛运动，有解得解得由以上式子可知由以上式子可知x=y=R,x=y=R,粒粒子从图中子从图中M M点离开电场点离开电场.由以上式子得由以上式子得.第38页39只存在磁场时，粒子做匀速圆周运动，从只存在磁场时，粒子做匀速圆周运动，从图中图中N N点离开磁场，点离开磁场，P P为轨迹圆弧圆心为轨迹圆弧圆心.设半径为设半径为r r由以上式子可得由以上式子可得由图由图tan=R/r=2tan=R/r=2所以，粒子在磁场中运动时间所以，粒子在磁场中运动时间第39页405 5一足够长矩形区域一足够长矩形区域abcdabcd内充满磁感应强度为内充满磁感应强度为B B，方向垂直纸面向里匀强磁场，矩形区域左边界方向垂直纸面向里匀强磁场，矩形区域左边界adad宽宽为为L L，现从，现从adad中点中点O O垂直于磁场射入一带电粒子，速垂直于磁场射入一带电粒子，速度大小为度大小为v v0 0,方向与方向与adad边夹角为边夹角为30,30,如图所表示已如图所表示已知粒子电荷量为知粒子电荷量为q q，质量为，质量为m m（重力不计）（重力不计）（1 1）若粒子带负电，且恰能从若粒子带负电，且恰能从d d点射出磁场，求点射出磁场，求v v0 0大小大小.（2 2）若粒子带正电，使粒子能从）若粒子带正电，使粒子能从abab边射出磁场，边射出磁场，求求v v0 0取值范围以及该范围内粒子在磁场中运动时间取值范围以及该范围内粒子在磁场中运动时间t t范围范围，第40页41解析：（解析：（1 1）由图可知）由图可知，则（2）当v0最大时有，得，得则则得得则则故故 当v0最小值时有第41页42带电粒子从带电粒子从abab边射出磁场，当速度为边射出磁场，当速度为时，运动时间最短为时，运动时间最短为速度为速度为时，运动时间最长为时，运动时间最长为则粒子运动时间则粒子运动时间t t范围为范围为第42页436(16分分)如如图图所所表表示示，纸纸平平面面内内一一带带电电粒粒子子以以某某一一速速度度做做直直线线运运动动，一一段段时时间间后后进进入入一一垂垂直直于于纸纸面面向向里里圆圆形形匀匀强强磁磁场场区区域域(图图中中未未画画出出磁磁场场区区域域)，粒粒子子飞飞出出磁磁场场后后从从上上板板边边缘缘平平行行于于板板面面进进入入两两面面平平行行金金属属板板间间，两两金金属属板板带带等等量量异异种种电电荷荷，粒粒子子在在两两板板间间经经偏偏转转后后恰恰从从下下板板右右边边缘缘飞飞出出已已知知带带电电粒粒子子质质量量为为m，电电量量为为q，其其重重力力不不计计，粒粒子子进进入入磁磁场场前前速速度度方方向向与与带带电电板板成成60角角匀匀强强磁磁场场磁磁感感应应强强度度为为B，带带电电板板板板长长为为l，板板距距为为d，板板间间电电压为压为U试解答：试解答：(1)上金属板带什么电上金属板带什么电?(2)粒子刚进入金属板时速度为多大粒子刚进入金属板时速度为多大?(3)圆形磁场区域最小面积为多大圆形磁场区域最小面积为多大?第43页44解：解：（1）在磁场中向右偏转，所以粒子带负电；在磁场中向右偏转，所以粒子带负电；在电场中向下偏转，所以在电场中向下偏转，所以上金属板带负电。上金属板带负电。（2）设带电粒子进入电场初速度为）设带电粒子进入电场初速度为v，在电场中偏转有在电场中偏转有解得解得第44页45(3)如如图图所所表表示示，带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中所所受受洛洛伦伦兹兹力力作作为为向心力，设磁偏转半径为向心力，设磁偏转半径为R，圆形磁场区域半径为，圆形磁场区域半径为r，则，则RrR由几何知识可得由几何知识可得r=Rsin30圆形圆形磁场区域最小面积为磁场区域最小面积为第45页46【例例7 7】（广东）如图，真空室内存在匀强磁场，广东）如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小B B=0.60T=0.60T，磁场内有一块平面感光板，磁场内有一块平面感光板abab，板面与磁，板面与磁场方向平行，在距场方向平行，在距abab距离距离l=16cml=16cm处处,有一上点状有一上点状 放射源放射源S S，它向各个方向发射，它向各个方向发射 粒子粒子,粒子速度都是粒子速度都是，已知已知粒子电荷与质量之比粒子电荷与质量之比，现只考虑在图纸平面中运动现只考虑在图纸平面中运动 粒子，求粒子，求abab上被上被 粒子打中区域长度。粒子打中区域长度。第46页47解析：解析：粒子粒子带带正正电电，故在磁，故在磁场场中沿逆中沿逆时针时针方向做匀速方向做匀速圆圆周周运运动动，用，用R表示表示轨轨道半径，有道半径，有由此得由此得代入数代入数值值得得R=10cm可可见见，2RlR.第47页48【例例8】如如图图所表示，一束波所表示，一束波长为长为强强光射在金属板光射在金属板PA处发处发生了光生了光电电效效应应，能从，能从A处处向各个方向逸出不一向各个方向逸出不一样样速率光速率光电电子。金属板子。金属板P左左侧侧有垂直有垂直纸纸面向里匀面向里匀强强磁磁场场，磁感磁感强强度度为为B，面，面积积足足够够大，在大，在A点上方点上方L处处有一涂有一涂荧荧光材料金属条光材料金属条Q，并与，并与P垂直。垂直。现现光束射到光束射到A处处，金属，金属条条Q受到光受到光电电子冲子冲击击而而发发出出荧荧光部分集中在光部分集中在CD间间，且，且，光电子质量为，光电子质量为m，电量为，电量为e，光速为，光速为c，（1）金属板）金属板P逸出光电子后带什么电？逸出光电子后带什么电？（2）计算）计算P板金属发生光电效应逸出功板金属发生光电效应逸出功W。（3）从）从D点飞出光电子中，在磁场中飞行最短时间点飞出光电子中，在磁场中飞行最短时间是多少？是多少？第48页49解析：解析：（1）由）由电电荷守恒定律得知荷守恒定律得知P带带正正电电（2）全部光）全部光电电子中半径最大子中半径最大值值 逸出功逸出功 （3）以最大半径运）以最大半径运动动并并经经B点点电电子子转过圆转过圆心心角最小，运角最小，运动时间动时间最短最短 且且所以所以 第49页50带电粒子在复合场中运动带电粒子在复合场中运动第50页513.3.带电粒子在复合场中运动带电粒子在复合场中运动带带电电微微粒粒在在重重力力、电电场场力力、磁磁场场力力共共同同作作用用下下运运动（电场、磁场均为匀强场）动（电场、磁场均为匀强场）带电微粒带电微粒在三个场共同作用下在三个场共同作用下做匀速圆周运动做匀速圆周运动:必定是必定是电场力和重力平衡电场力和重力平衡，而，而洛伦兹力充当向心力洛伦兹力充当向心力.带电微粒带电微粒在三个场共同作用下在三个场共同作用下做直线运动做直线运动:重力和电场力是恒力，它们协力也是恒力。重力和电场力是恒力，它们协力也是恒力。当当带电微粒速度平行于磁场带电微粒速度平行于磁场时，不受洛伦兹力，所以时，不受洛伦兹力，所以可能做匀速运动也可能做匀变速运动可能做匀速运动也可能做匀变速运动；当当带电微粒速度垂直于磁场带电微粒速度垂直于磁场时，时，一定做匀速运动一定做匀速运动。与力学紧密结合综合题，要认真分析受力情况和运与力学紧密结合综合题，要认真分析受力情况和运动情况（包含速度和加速度）。必要时加以讨论。动情况（包含速度和加速度）。必要时加以讨论。第51页524.带电粒子在重力场、匀强电场、匀强磁场复合场中带电粒子在重力场、匀强电场、匀强磁场复合场中运动基本模型有：运动基本模型有：a.a.匀速直线运动。匀速直线运动。自由带点粒子在复合场中作直线运动通常都是匀速直自由带点粒子在复合场中作直线运动通常都是匀速直线运动，除非粒子沿磁场方向飞入不受洛仑兹力作用。线运动，除非粒子沿磁场方向飞入不受洛仑兹力作用。因为重力、电场力均为恒力，若二者协力不能与洛仑因为重力、电场力均为恒力，若二者协力不能与洛仑兹力平衡，则带点粒子速度大小和方向将会改变，不兹力平衡，则带点粒子速度大小和方向将会改变，不能维持直线运动了。能维持直线运动了。b.b.匀速圆周运动。匀速圆周运动。自由带电粒子在复合场中作匀速圆周运动时，必定满自由带电粒子在复合场中作匀速圆周运动时，必定满足电场力和重力平衡，则当粒子速度方向与磁场方向足电场力和重力平衡，则当粒子速度方向与磁场方向垂直时，洛仑兹力提供向心力，使带电粒子作匀速圆垂直时，洛仑兹力提供向心力，使带电粒子作匀速圆周运动。周运动。第52页53c.c.较复杂曲线运动。较复杂曲线运动。在复合场中，若带电粒子所受合外力不停改变且与粒在复合场中，若带电粒子所受合外力不停改变且与粒子速度不在一直线上时，带电粒子作非匀变速曲线运子速度不在一直线上时，带电粒子作非匀变速曲线运动。这类问题，动。这类问题，通惯用能量观点分析处理通惯用能量观点分析处理，带电粒子，带电粒子在复合场中若有轨道约束，或匀强电场或匀速磁场随在复合场中若有轨道约束，或匀强电场或匀速磁场随时间发生周期性改变等原因，使粒子运动更复杂，则时间发生周期性改变等原因，使粒子运动更复杂，则应视详细情况进行分析。应视详细情况进行分析。5.正确分析带电粒子在复合场中受力并判断其运动性正确分析带电粒子在复合场中受力并判断其运动性质及轨迹是解题关键，在分析其受力及描述其轨迹时，质及轨迹是解题关键，在分析其受力及描述其轨迹时，要有较强空间想象能力并善于把空间图形转化为最正要有较强空间想象能力并善于把空间图形转化为最正确平面视图。当带电粒子在电磁场中作多过程运动时确平面视图。当带电粒子在电磁场中作多过程运动时,关键是掌握基本运动特点和寻找过程边界条件关键是掌握基本运动特点和寻找过程边界条件.第53页541 1、带电粒子在复合场中直线运动、带电粒子在复合场中直线运动1如如图图所所表表示示，两两块块带带电电金金属属板板a、b水水平平正正对对放放置置，在在板板间间形形成成匀匀强强电电场场，电电场场方方向向竖竖直直向向上上。板板间间同同时时存存在在与与电电场场正正交交匀匀强强磁磁场场，假假设设电电场场、磁磁场场只只存存在在于于两两板板间间空空间间区区域域。一一束束电电子子以以一一定定初初速速度度vo从从两两板板左左端端中中央央，沿沿垂垂直直于于电电场场、磁磁场场方方向向射射入入场中，无偏转经过场区。场中，无偏转经过场区。已已知知板板长长l=10.0cm，两两板板间间距距d=3.0cm，两两板板间间电电势势差差U=150V，v0=2.010-7m/s。电电子子所所带带电电荷荷量量与与其其质质 量量 之之 比比 e/m=1.761011C/kg，电电 子子 电电 荷荷 量量e=1.6010-19C，不计电子所受，不计电子所受重力和电子之间相互作用力。重力和电子之间相互作用力。ldeabv0第54页55（1）电子进入正交电、磁场不发生偏转，受）电子进入正交电、磁场不发生偏转，受力平衡，即力平衡，即所以所以（1）求磁感应强度）求磁感应强度B大小；大小；（2）若若撤撤去去磁磁场场，求求电电子子离离开开电电场场时时偏偏离离入入射射方方向向距离距离y；（3）若若撤撤去去磁磁场场，求求电电子子穿穿过过电电场场整整个个过过程程中中动动能增加量能增加量Ek。解解:第55页56（2）电子在电场中运动加速度大小）电子在电场中运动加速度大小运动时间运动时间所以电子离开电场时偏转距离所以电子离开电场时偏转距离（3）因为电子在电场中偏转过程，电场力对电子做）因为电子在电场中偏转过程，电场力对电子做正功，依据动能定理可知，电子动能增量正功，依据动能定理可知，电子动能增量第56页572如如图图为为一一“滤滤速速器器”装装置置示示意意图图。a、b为为水水平平放放置置两两块块平平行行金金属属板板，一一束束含含有有各各种种不不一一样样速速率率电电子子沿沿水水平平方方向向经经小小孔孔O进进入入a、b两两板板之之间间。为为了了选选取取含含有有某某种种特特定定速速率率电电子子，可可在在a、b间间加加上上电电压压，并并沿沿垂垂直直于于纸纸面面方方向向加加一一匀匀强强磁磁场场，使使所所选选电电子子仍仍能能够够沿沿水水平平直直线线OO运运动动，由由O射射出出（不不计计重重力力作作用用）。能能够够到到达达上述要求方法有上述要求方法有（）A使使a板电势高于板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外板，磁场方向垂直纸面向外B使使a板电势高于板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里板，磁场方向垂直纸面向里C使使a板电势低于板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外板，磁场方向垂直纸面向外D使使a板电势低于板电势低于b板，磁场方向板，磁场方向垂直纸面向里垂直纸面向里OabOBC第57页583如如图图所所表表示示，坐坐标标系系xOy位位于于竖竖直直平平面面内内，在在该该区区域域内内有有场场强强E=12N/C、方方向向沿沿x轴轴正正方方向向匀匀强强电电场场和和磁磁感感应应强强度度大大小小为为B=2T、沿沿水水平平方