二轮复习带电粒子在磁场中的运动课件.ppt

1、第二讲带电粒子在磁场中的运动第二讲带电粒子在磁场中的运动 专题四专题四考考 向向 透透 析析(2014和平区和平区)如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为的光滑斜的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为面上垂直纸面放置一根长为L，质量为，质量为m的直导体棒，一匀强的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流磁场垂直于斜面，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，时，导体棒恰好静止在斜面上。导体棒恰好静止在斜面上。(重力加速度为重力加速度为g)则则()导体棒在磁场中所受安培力问题导体棒在磁场中所受安培力问题 答案答案 B拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1安培力的大小

2、安培力的大小FBILsin(其中其中为为B与与I之间的夹角之间的夹角)(1)若磁场和电流垂直：若磁场和电流垂直：FBIL；(2)若磁场和电流平行：若磁场和电流平行：F0。2安培力的方向安培力的方向(1)左手定则可判定安培力的方向。左手定则可判定安培力的方向。(2)特点：电流所受的安培力的方向既跟磁场方向垂直，又特点：电流所受的安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，所以安培力的方向总是垂直于磁感线和通电跟电流方向垂直，所以安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所确定的平面。导线所确定的平面。二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好解决安培力问题的一般思路解决安培力问题的一般思路1确定研究对

3、象；确定研究对象；2明确导线中电流的方向及其周围磁场的方向；明确导线中电流的方向及其周围磁场的方向；3利用左手定则判断通电导线所受安培力的方向；利用左手定则判断通电导线所受安培力的方向；4结合物体的平衡条件或牛顿运动定律进行求解。结合物体的平衡条件或牛顿运动定律进行求解。(2013和平区和平区)如图所示，一个边长如图所示，一个边长L、三边电阻相同的正、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若通以图的匀强磁场中。若通以图示方向的电流示方向的电流(从从A点流入，从点流入，从C点流出点流出)，电流强度，电流强度I，则金属，则金属框受到的磁场力为框

4、受到的磁场力为()答案答案 B带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动A经过的弧长一定大于从经过的弧长一定大于从d点离开的粒子经过的弧长点离开的粒子经过的弧长B经过的弧长一定小于从经过的弧长一定小于从e点离开的粒子经过的弧长点离开的粒子经过的弧长C运动时间一定大于从运动时间一定大于从d点离开的粒子的运动时间点离开的粒子的运动时间D运动时间一定大于从运动时间一定大于从e点离开的粒子的运动时间点离开的粒子的运动时间 解析解析 本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，牛顿第本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，牛顿第二定律，向心力，解决带电粒子在磁场中运动的问题要画出其二定律，向心力，解决带电

5、粒子在磁场中运动的问题要画出其运动轨迹，找出相应的几何关系，从而确定圆心和半径。意在运动轨迹，找出相应的几何关系，从而确定圆心和半径。意在考查考生对边界磁场问题的理解和处理能力。考查考生对边界磁场问题的理解和处理能力。答案答案 AD拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1洛伦兹力洛伦兹力(1)大小大小vB时，时，F0。vB时，时，FqvB。v与与B夹角为夹角为时：时：FqvBsin。(2)方向：方向：F、v、B三者的关系满足左手定则。三者的关系满足左手定则。(3)特点：特点：由于由于F始终垂直于始终垂直于v的方向，故洛伦兹力永不做功。的方向，故洛伦兹力永不做功。2作带电粒子运动轨

6、迹时需注意的问题作带电粒子运动轨迹时需注意的问题(1)四个点：分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度四个点：分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点。直线与出射速度直线的交点。(2)六条线：圆弧两端点所在的轨迹半径，入射速度直线和六条线：圆弧两端点所在的轨迹半径，入射速度直线和出射速度直线，入射点与出射点的连线，圆心与两条速度直线出射速度直线，入射点与出射点的连线，圆心与两条速度直线交点的连线。前面四条边构成一个四边形，后面两条为对角交点的连线。前面四条边构成一个四边形，后面两条为对角线。线。(3)三个角：速度偏转角、圆心角、弦切角，其中偏转角等三个角：速度偏转角、圆

7、心角、弦切角，其中偏转角等于圆心角，也等于弦切角的两倍。于圆心角，也等于弦切角的两倍。(2014唐山模拟唐山模拟)如图所示，在如图所示，在OA和和OC两射线间存在着匀两射线间存在着匀强磁场，强磁场，AOC为为30，正负电子，正负电子(质量、电荷量大小相同，质量、电荷量大小相同，电性相反电性相反)以相同的速度均从以相同的速度均从M点以垂直于点以垂直于OA的方向垂直射入的方向垂直射入匀强磁场，下列说法可能正确的是匀强磁场，下列说法可能正确的是()A若正电子不从若正电子不从OC 边射出，正负电子在磁场中运动时边射出，正负电子在磁场中运动时间之比可能为间之比可能为3 1B若正电子不从若正电子不从OC

8、边射出，正负电子在磁场中运动时边射出，正负电子在磁场中运动时间之比可能为间之比可能为6 1C若负电子不从若负电子不从OC 边射出，正负电子在磁场中运动时边射出，正负电子在磁场中运动时间之比可能为间之比可能为1 1D若负电子不从若负电子不从OC 边射出，正负电子在磁场中运动时边射出，正负电子在磁场中运动时间之比可能为间之比可能为1 6 答案答案 CD(2014山东山东)如图甲所示，间距为如图甲所示，间距为d、垂直于纸面、垂直于纸面的两平行板的两平行板P、Q间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。的正方向，磁感应强

9、度随时间的变化规律如图乙所示。t0时时刻，一质量为刻，一质量为m、带电量为、带电量为q的粒子的粒子(不计重力不计重力)，以初速度，以初速度v0由由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。当向射入磁场区。当B0和和TB取某些特定值时，可使取某些特定值时，可使t0时刻入射时刻入射的粒子经的粒子经t时间恰能垂直打在时间恰能垂直打在P板上板上(不考虑粒子反弹不考虑粒子反弹)。上述。上述m、q、d、v0为已知量。为已知量。带电粒子在磁场中运动的周期性和多解性带电粒子在磁场中运动的周期性和多解性拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一

10、、基础知识要记牢引起粒子在匀强磁场中做圆周运动多解的四种原因：引起粒子在匀强磁场中做圆周运动多解的四种原因：(1)带电粒子的电性不确定形成多解，可能出现两个方向的带电粒子的电性不确定形成多解，可能出现两个方向的运动轨迹。运动轨迹。(2)磁场方向不确定形成多解，可能出现两个方向的运动轨磁场方向不确定形成多解，可能出现两个方向的运动轨迹。迹。(3)临界状态不唯一形成多解，需要根据临界状态的不同，临界状态不唯一形成多解，需要根据临界状态的不同，分别求解。分别求解。(4)圆周运动的周期性形成多解。圆周运动的周期性形成多解。二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好解决本类问题的一般思路：解决本类问题的一般思

11、路：(1)首先要明确带电粒子的电性和磁场的方向；首先要明确带电粒子的电性和磁场的方向；(2)正确地找出带电粒子运动的临界状态；正确地找出带电粒子运动的临界状态；(3)结合带电粒子的运动轨迹利用圆周运动的周期性进行分结合带电粒子的运动轨迹利用圆周运动的周期性进行分析计算。析计算。如图所示，在坐标系如图所示，在坐标系xOy中，第一象限内充满着两个匀强中，第一象限内充满着两个匀强磁场磁场a和和b，OP为分界线，在区域为分界线，在区域a中，磁感应强度为中，磁感应强度为2B，方向，方向垂直于纸面向里；在区域垂直于纸面向里；在区域b中，磁感应强度为中，磁感应强度为B，方向垂直于纸，方向垂直于纸面向外，面向外，P点坐标为点坐标为(4l、3l)。一质量为。一质量为m、电荷量为、电荷量为q的带正电的带正电的粒子从的粒子从P点沿点沿y轴负方向射入区域轴负方向射入区域b，经过一段时间后，粒子，经过一段时间后，粒子恰能经过原点恰能经过原点O，不计粒子重力，不计粒子重力，sin370.6，cos370.8。求：。求：(1)粒子从粒子从P点运动到点运动到O点的时间最少是多少？点的时间最少是多少？(2)粒子运动的速度可能是多少？粒子运动的速度可能是多少？