高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章第2單元磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課件 新人教版（安徽 北京專版）

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1、思維啟動(dòng)思維啟動(dòng)如圖如圖821所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，帶，帶電粒子的速率均為電粒子的速率均為v、帶電荷量均為、帶電荷量均為q。試求出圖中帶電。試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并說(shuō)明洛倫茲力的方向。粒子所受洛倫茲力的大小，并說(shuō)明洛倫茲力的方向。圖圖8212洛倫茲力和安培力的關(guān)系洛倫茲力和安培力的關(guān)系洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。觀表現(xiàn)。應(yīng)用升級(jí)應(yīng)用升級(jí)1如圖如圖823所示，電子槍射出

2、的電子束進(jìn)入示波管，所示，電子槍射出的電子束進(jìn)入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將中的電子束將 ()圖圖823A向上偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn)B向下偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn)C向紙外偏轉(zhuǎn)向紙外偏轉(zhuǎn) D向紙里偏轉(zhuǎn)向紙里偏轉(zhuǎn)解析：解析：環(huán)形導(dǎo)線在示波管處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面環(huán)形導(dǎo)線在示波管處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，由左手定則可判斷，電子受到的洛倫茲力向上，向外，由左手定則可判斷，電子受到的洛倫茲力向上，故故A正確。正確。答案：答案：A圖圖824(3)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法圓心的

3、確定。圓心的確定?；舅悸罚杭磮A心一定在與速度方向垂直的直線上?；舅悸罚杭磮A心一定在與速度方向垂直的直線上。有兩種方法：有兩種方法：a已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射速度方向和出射速度方向的直射點(diǎn)分別作垂直于入射速度方向和出射速度方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖如圖825甲所示，甲所示，P點(diǎn)為入射點(diǎn)，點(diǎn)為入射點(diǎn)，M點(diǎn)為出射點(diǎn)點(diǎn)為出射點(diǎn))。圖圖825b已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和

4、出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖如圖825乙所示，乙所示，P為為入射點(diǎn)，入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)為出射點(diǎn))。半徑的確定和計(jì)算。半徑的確定和計(jì)算。利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角或圓心角)，并，并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：應(yīng)用升級(jí)應(yīng)用升級(jí)2如圖如圖827所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場(chǎng)時(shí)，不計(jì)重力的帶電粒子以不加磁場(chǎng)時(shí)，不計(jì)重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過(guò)此某一初速度垂直左邊界射入，穿

5、過(guò)此區(qū)域的時(shí)間為區(qū)域的時(shí)間為t。若加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為。若加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒、垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒 圖圖827子仍以原來(lái)的初速度入射，粒子飛出磁場(chǎng)時(shí)偏離原方向子仍以原來(lái)的初速度入射，粒子飛出磁場(chǎng)時(shí)偏離原方向60，利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的，利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的 ()A帶電粒子的質(zhì)量帶電粒子的質(zhì)量B帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期C帶電粒子的初速度帶電粒子的初速度D帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑答案：答案：B圖圖828應(yīng)用升級(jí)應(yīng)用升級(jí) 3.1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回年勞倫斯制成了世界上第一

6、臺(tái)回旋加速器，其原理如圖旋加速器，其原理如圖8210所示，所示，這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙。下列說(shuō)法正構(gòu)成，其間留有空隙。下列說(shuō)法正確的是確的是 () 圖圖8210離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器離子從磁場(chǎng)中獲得能量離子從磁場(chǎng)中獲得能量離子從電場(chǎng)中獲得能量離子從電場(chǎng)中獲得能量A.B.C.D.解析：解析：離子應(yīng)從加速器的中心進(jìn)入加速器，磁場(chǎng)使離子離子應(yīng)從加速器的中心進(jìn)入加速器，磁場(chǎng)使離子偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)使離子加速。偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)使離子加速。答案：答案：C知識(shí)檢索知識(shí)檢

7、索(1)直線邊界直線邊界(進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖8211)圖圖8211(2)平行邊界平行邊界(存在臨界條件，如圖存在臨界條件，如圖8212)圖圖8212(3)圓形邊界圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖沿徑向射入必沿徑向射出，如圖8213)圖圖8213典題例析典題例析例例1如圖如圖8214所示，虛線圓所所示，虛線圓所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一束電子沿。一束電子沿圓形區(qū)域的直徑方向以速度圓形區(qū)域的直徑方向以速度v射入磁場(chǎng)，射入磁場(chǎng)，電子束經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)后，其運(yùn)動(dòng)方向與原電子束經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)后，其運(yùn)

8、動(dòng)方向與原 圖圖8214入射方向成入射方向成角。設(shè)電子質(zhì)量為角。設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為，電荷量為e，不計(jì)電，不計(jì)電子之間相互作用力及所受的重力，求：子之間相互作用力及所受的重力，求：(1)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑R；(2)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；(3)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑r。審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)電子對(duì)準(zhǔn)圓心方向入射必定背離圓心離開(kāi)電子對(duì)準(zhǔn)圓心方向入射必定背離圓心離開(kāi)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)。答案：答案：B知識(shí)檢索知識(shí)檢索1帶電粒子電性不確定形成多解帶電粒子電性不確定形成多解當(dāng)粒子具有相同速度時(shí)，正、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌當(dāng)粒子具有相同速度時(shí)，正

9、、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，導(dǎo)致多解。跡不同，導(dǎo)致多解。2磁場(chǎng)方向不確定形成多解磁場(chǎng)方向不確定形成多解磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，如果題述條件只給出磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，如果題述條件只給出磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，而未說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，則應(yīng)考慮因磁場(chǎng)方大小，而未說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，則應(yīng)考慮因磁場(chǎng)方向不確定而導(dǎo)致的多解。向不確定而導(dǎo)致的多解。3臨界狀態(tài)不唯一形成多解臨界狀態(tài)不唯一形成多解 帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界 磁場(chǎng)時(shí)，由于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀，磁場(chǎng)時(shí)，由于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀， 因此，它可能穿過(guò)去了，也可能轉(zhuǎn)過(guò)因此，它可能穿過(guò)去了，也可能轉(zhuǎn)過(guò) 圖圖8216 18

10、0從入射面邊界反向飛出，如圖從入射面邊界反向飛出，如圖8216所示，所示， 于是形成了多解。于是形成了多解。典題例析典題例析例例2如圖如圖8217甲所示，甲所示，M、N為豎直放置彼此平行為豎直放置彼此平行的兩塊平板，板間距離為的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個(gè)小孔，兩板中央各有一個(gè)小孔O、O且正對(duì)，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度且正對(duì)，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化如圖隨時(shí)間的變化如圖8217乙所示。有一束正離子在乙所示。有一束正離子在t0時(shí)垂直于時(shí)垂直于M板從小孔板從小孔O射入磁場(chǎng)。已知正離子的質(zhì)量為射入磁場(chǎng)。已知正離子的質(zhì)量為m，帶電荷量為帶電荷

11、量為q，正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與磁，正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生，不考慮由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響，不計(jì)離子所受重力。求：的電場(chǎng)的影響，不計(jì)離子所受重力。求：圖圖 8217(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小；的大??；(2)要使正離子從要使正離子從O孔垂直于孔垂直于N板射出磁場(chǎng)，正離子射入板射出磁場(chǎng)，正離子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度磁場(chǎng)時(shí)的速度v0的可能值。的可能值。思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥先分析正離子在交變磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，先分析正離子在交變磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，明確物理過(guò)程，然后判斷出要使正離子垂直于明確物理過(guò)程

12、，然后判斷出要使正離子垂直于N板射板射出磁場(chǎng)，必須讓正離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間正好是磁出磁場(chǎng)，必須讓正離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間正好是磁場(chǎng)變化周期的整數(shù)倍。場(chǎng)變化周期的整數(shù)倍。拓展訓(xùn)練拓展訓(xùn)練2如圖如圖8218所示，在垂直紙面向所示，在垂直紙面向 里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上，有兩個(gè)電里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上，有兩個(gè)電 荷量絕對(duì)值相同、質(zhì)量相同的正、荷量絕對(duì)值相同、質(zhì)量相同的正、 圖圖8218 負(fù)粒子負(fù)粒子(不計(jì)重力不計(jì)重力)，從，從O點(diǎn)以相同的速度先后射入磁點(diǎn)以相同的速度先后射入磁 場(chǎng)中，入射方向與邊界成場(chǎng)中，入射方向與邊界成角，則對(duì)正、負(fù)粒子在磁角，則對(duì)正、負(fù)粒子在磁 場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析錯(cuò)誤的是場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析錯(cuò)

13、誤的是 ()A運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相同運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相同C重新回到邊界時(shí)速度大小和方向相同重新回到邊界時(shí)速度大小和方向相同D重新回到邊界時(shí)與重新回到邊界時(shí)與O點(diǎn)的距離相等點(diǎn)的距離相等答案：答案：A1(2011浙江高考改編浙江高考改編)利用如圖利用如圖8219所示裝置可以所示裝置可以 選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子。圖中板選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子。圖中板MN上方是磁上方是磁 感應(yīng)強(qiáng)度大小為感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 板上有兩條寬度分別為板上有兩條寬度分別為2d和和d的縫，兩縫近端相距為的縫，兩縫近端相距為 L。一群質(zhì)量為。

14、一群質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q，具有不同速度的粒子，具有不同速度的粒子 從寬度為從寬度為2d的縫垂直于板的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場(chǎng)，對(duì)于能夠從進(jìn)入磁場(chǎng)，對(duì)于能夠從 寬度為寬度為d 的縫射出的粒子，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是的縫射出的粒子，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()圖圖8219答案：答案：D2.(2012寧國(guó)模擬寧國(guó)模擬)如圖如圖8220所示，所示， 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有1和和2兩個(gè)質(zhì)子在同兩個(gè)質(zhì)子在同 一平面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周一平面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周 運(yùn)動(dòng)，軌道半徑運(yùn)動(dòng)，軌道半徑r1r2并相切于并相切于P點(diǎn)，點(diǎn)， 圖圖8220 設(shè)設(shè)T1、T2，v1、v2，a1、a2，t1、t2，分別表

15、示，分別表示1、2兩個(gè)質(zhì)兩個(gè)質(zhì) 子的周期，線速度，向心加速度以及各自從經(jīng)過(guò)子的周期，線速度，向心加速度以及各自從經(jīng)過(guò)P點(diǎn)算點(diǎn)算 起到第一次通過(guò)圖中虛線起到第一次通過(guò)圖中虛線MN所經(jīng)歷的時(shí)間，則下列判所經(jīng)歷的時(shí)間，則下列判 斷錯(cuò)誤的是斷錯(cuò)誤的是 () AT1T2Bv1v2 Ca1a2 Dt1t2答案：答案：B答案：答案：C4.(2011上海高考上海高考)“上海光源上海光源”發(fā)出的光，是發(fā)出的光，是 接近光速運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)接近光速運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng) 改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射。若帶正改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射。若帶正 電的粒子以速率電的粒子以速率v0進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，在與進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，在與 磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做半徑為磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做半徑為mv0/qB的勻速的勻速 圖圖8222 圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)(如圖如圖8222)，式中，式中q為粒子的電荷量，為粒子的電荷量，m為其為其 質(zhì)量，質(zhì)量，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，則其運(yùn)動(dòng)的角速度為磁感應(yīng)強(qiáng)度，則其運(yùn)動(dòng)的角速度_。粒子運(yùn)行一周所需要的時(shí)間稱為回旋周期。如果以上情粒子運(yùn)行一周所需要的時(shí)間稱為回旋周期。如果以上情況均保持不變，僅增大粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速率況均保持不變，僅增大粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速率v0，則回旋，則回旋周期周期_(填填“增大增大”、“不變不變”或或“減小減小”)。