2012高考物理人教版第8章_磁场对运动电荷的作用.ppt

1．洛伦兹力 (1)大小：F＝ (θ为B与v之间的夹角)．当θ＝0°时，F＝0；当θ＝90°时，F＝ . (2)方向：由 判定(注意正、负电荷的不同)．F一定垂直于 与 所决定的平面，但B与v不一定相互垂直． 2．带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)若v∥B，带电粒子所受的洛伦兹力F＝0，因此带电粒子以速度v做 运动． (2)若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的方向以入射速度v做 运动． 3．电视显像管的工作原理 电视显像管(如图所示)是应用电子束 的原理来工作的，使电子束偏转的磁场是由两对 产生的．显像管工作时，由阴极发射电子束，靠磁场来使电子束偏转，实现电视技术中的扫描，使整个荧光屏都发光． 4．质谱仪 (1)质谱仪的原理示意图及结构图如图所示． (2)加速条件：交变电压的周期和粒子做圆周运动的周期 ． (即时巩固解析为教师用书独有) 考点一　洛伦兹力 1．洛伦兹力和安培力的关系 (1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的作用力，而安培力是整个通电导体在磁场中受到的作用力，安培力是导体中所有形成电流的定向移动的电荷受到的洛伦兹力的宏观表现． (2)由安培力的公式F＝BILsinθ，推导洛伦兹力的表达式． ①磁场与导线垂直时：如图所示，设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速度为v.现将其垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中，有： 导线中的电流为I＝nqvS， 导线所受安培力为F安＝ILB＝nqvSLB， 这段导线中含有的运动电荷数为nLS， ②当导线中自由电子定向移动的速度和磁场方向不垂直时：F洛＝qvBsinθ(θ为v与B的夹角)． 2．洛伦兹力和电场力的比较 【技巧提示】　在用左手定则判定洛伦兹力的方向时，许多同学不辨电荷的正负就急于用左手定则去判定，没有理解电流方向跟正、负电荷定向移动方向之间的关系． 【案例1】　(2009·安徽理综)右图是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹．云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里．云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用．分析此径迹可知粒子(　　) A．带正电，由下往上运动 B．带正电，由上往下运动 C．带负电，由上往下运动 D．带负电，由下往上运动 【答案】　A 【即时巩固1】　(2009·广东理科基础)带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是(　　) A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 【解析】　根据洛伦兹力的特点， 洛伦兹力对带电粒子不做功，A错，B对．根据F＝qvB，可知大小与速度有关．洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向，不改变速度的大小． 【答案】　B 考点二　带电粒子在匀强磁场(有界)中做匀速圆周运动的分析方法 带电粒子在有界磁场中的运动问题综合性较强，解这类问题既要用到洛伦兹力、圆周运动的知识，又要用到数学知识．许多同学对解答这类问题颇感困惑，现将此类问题的分析思路归纳如下． 1．圆心的确定 带电粒子进入一个有界匀强磁场后，其运动轨迹是一段圆弧．如何确定圆心是解决问题的前提，也是解题的关键．从理论上判断，圆心一定在与速度方向垂直的直线上．在实际问题中，通常采用以下两种方法： (1)圆的切线垂直于过切点的直径 已知入射方向和出射方向时，可过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心．如图甲所示，图中P为入射点，M为出射点． 甲 乙 (2)弦的中垂线过圆心 已知入射点和出射点时，可以过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心．如图乙所示，P为入射点，M为出射点． 2．半径的确定和计算 利用平面几何知识，求出该圆的可能半径(或圆心角)，并需注意以下两个重要的几何特点： (1)粒子速度的偏向角φ等于回旋角α，并等于弦AB与切线的夹角(弦切角)θ的2倍(如图所示)，即φ＝α＝2θ＝ωt. (2)相对的弦切角θ相等，与相邻的弦相角(θ′)互补，即θ＋θ′＝180°. 【案例2】　(2010·江苏高考)如图所示，在匀强磁场中附加另一匀强磁场，附加磁场位于图中阴影区域，附加磁场区域的对称轴OO′与SS′垂直．a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向射入磁场，它们的速度大小相等，b的速度方向与SS′垂直，a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为α、β，且αβ.三个质子