2014届高考物理一轮复习 磁场对运动电荷的作用教学案.doc

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1、磁场对运动电荷的作用一．考点整理基本概念1．洛伦兹力：①磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力；②洛伦兹力的方向判定用左手定则：关键词是“掌心”——磁感线穿入掌心；“四指”——指向运动的方向或运动的反方向；“拇指”——指向洛伦兹力的方向．洛伦兹力方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的．③洛伦兹力的大小：v∥B时，洛伦兹力F=（θ=0°或180°）；v⊥B时，洛伦兹力F=（θ=90°）；v=0时，洛伦兹力F=．④洛仑兹力对运动电荷功．2．带电粒子在匀强磁场中的运动：①若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做运动；②若v⊥B，带电粒子

2、仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做运动；半径和周期公式R=、T=2πR/v=．3．质谱仪：①构造：如图所示，由粒子源、加速电场、和照相底片等构成．②原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU=mv2/2；粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB=mv2/r；由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷；r=、m=、=．4．回旋加速器：①构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源．D形盒处于磁场中．②原理：交流电的周期和粒子做圆周

3、运动的周期，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由qvB=mv2/R，得Ekm=，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒决定，与加速无关．二．思考与练习思维启动1．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（）2．试画出下图中几种情况下带电粒子的运动轨迹，并说出其运动性质．3．如图所示，一个质量为m、电荷量为e的粒子从容器A下方的小孔S，无初速度地飘入电势差为U的加速电场，然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片M上

4、．则（）A．粒子进入磁场时的速率v=B．粒子在磁场中运动的时间t=C．粒子在磁场中运动的轨道半径r=D．若容器A中的粒子有初速度，则粒子仍将打在照相底片上的同一位置三．考点分类探讨典型问题〖考点1〗洛伦兹力的特点及应用【例1】如图所示，在竖直绝缘的平台上，一个带正电的小球以水平速度v0抛出，落在地面上的A点，若加一垂直纸面向里的匀强磁场，则小球的落点（）A．仍在A点B．在A点左侧C．在A点右侧D．无法确定【变式跟踪1】如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁

5、场方向垂直纸面向里．质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电．现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则（）A．经过最高点时，三个小球的速度相等B．经过最高点时，甲球的速度最小C．甲球的释放位置比乙球的高D．运动过程中三个小球的机械能均保持不变〖考点2〗带电粒子在匀强磁场中的运动【例2】如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角．现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原

6、方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为（）A．ΔtB．2ΔtC．ΔtD．3Δt【变式跟踪2】如图（a）所示，在以直角坐标系xOy的坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy所在平面向里的匀强磁场．一带电粒子由磁场边界与x轴的交点A处，以速度v0沿x轴负方向射入磁场，粒子恰好能从磁场边界与y轴正半轴的交点C处，沿y轴正方向射出磁场，不计带电粒子所受重力．⑴①粒子带何种电荷；②求粒子的比荷q：m；⑵若磁场的方向和所在空间的范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，

7、粒子射出磁场时速度的方向相对于入射方向改变了θ角，如图（b）所示，求磁感应强度B′的大小．〖考点3〗有界磁场中的临界问题【例3】如图所示，在0≤x≤a、0≤y≤a/2范围内垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．坐标原点O处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xOy平面内，与y轴正方向的夹角分布在0°～90°范围内．已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a/2到a之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一．求最后离开磁场的粒子从

8、粒子源射出时的：⑴速度的大小．4⑵速度方向与y轴正方向夹角的正弦．【变式跟踪3】如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值．静