高考二轮复习专题磁场性质带电粒子在磁场中的运动预览.ppt

专题八 磁场性质带电粒子在磁场中的运动 第二课时 复习重点及目标 1、高考对磁场性质的考察经常以选择题的形式出现，考察磁场的分布特点和规律以及安培力的问题。 2、考察洛伦兹力及带电粒子在匀强磁场中的运动时，考察形式可以是选择题和计算题 3、2015年高考侧重以下几点： （1）导体棒在磁场中平衡和运动问题 （2）带电粒子在磁场中的运动问题 （3）带电粒子在匀强磁场中的临界和极值问题 一、带电粒子在磁场中的运动问题 1．圆心的确定 (1)基本思路：与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一定过圆心． (2)两种常见情形： ①已知入射方向和出射方向时，可通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a所示，图中P为入射点，M为出射点)． ②已知入射点和出射点的位置时，可以先通过入射点作入射方向的垂线，再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(如图甲b所示，图中P为入射点，M为出射点)． 2. 半径的确定和计算 利用平面几何关系，求出该圆的可能半径(或圆心角)，并注意以下两个重要的几何特点： (1)粒子速度的偏向角φ等于圆心角α，并等于AB弦与切线的夹角(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，与相邻的弦切角θ′互补，即θ＋θ′＝180°. 1. 带电粒子在有界磁场中运动的几种常见情形 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示) (2)平行边界(存在临界条件，如图所示) 典型例题 P42~2-1 二、 带电体在磁场中的临界问题的处理方法 带电体进入有界磁场区域，一般存在临界问题，处理的方法是寻找临界状态，画出临界轨迹： (1)带电体在磁场中，离开一个面的临界状态是对这个面的压力为零． (2)射出或不射出磁场的临界状态是带电体运动的轨迹与磁场边界相切． 解决带电粒子在磁场中的临界问题的关键 解决此类问题，关键在于运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，根据粒子的速度方向找出半径方向，同时由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心，建立几何关系． 规律要点 ①最值相切：当带电粒子的运动轨迹小于圆周且与边界相切时(如图甲中a点)，切点为带电粒子不能射出磁场的最值点(或恰能射出磁场的临界点)． 在研究带电粒子在磁场中运动时的临界问题时应注意以下两点： (1)关注题目中一些特殊词语如“恰好”“刚好”“最大”“最小”“最高”“至少”，挖掘隐含条件，探求临界状态或位置． (2)时间极值： ①当速率v一定时，弧长(弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动时间越长． ②当速率不同时，圆周角大的运动时间长． (3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示) 2. 确定粒子运动的圆心，找出轨迹对应的圆心角，再求运动时间． (3)圆形边界类型 ①圆形磁场区域规律要点 a．相交于圆心：带电粒子沿指向圆心的方向进入磁场，则出磁场时速度矢量的反向延长线一定过圆心，即两速度矢量相交于圆心，如图甲所示． b．直径最小：带电粒子从直径的一个端点射入磁场，则从该直径的另一端点射出时，圆形磁场区域面积最小，如图乙所示． ②环状磁场区域规律要点 a．径向出入：带电粒子沿(逆)半径方向射入磁场，若能返回同一边界，则一定逆(沿)半径方向射出磁场． 典型例题 P43~例3 2. 如图所示， 在xOy平面上，a点坐标为(0，l)，平面内有一边界过a点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里．有一电子(质量为m，电荷量为e)从a点以初速度v0平行x轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动，恰好在x轴上的b点(未标出)射出磁场区域，此时速度方向与x轴正方向夹角为60°.求： (1)磁场的磁感应强度． (2)电子在磁场中运动的时间． (3)磁场区域圆心O1的坐标． 解析：该题为带电粒子在有边界磁场区域中的圆周运动．看似复杂，但解题的关键还是在找圆心，同学们只要根据运动电荷在有界磁场的出入点的速度方向垂线的交点，确定圆心的位置，然后作出轨迹和半径，根据几何关系找出等量关系，求解飞行时间从找轨迹所对应的圆心角的方面着手，题目便迎刃而解． (1)由题意知，O、a、b均在圆形磁场区域的边界，粒子运动轨道圆心为O2，令O2a＝O2b＝R，圆心角等于偏转角∠aO2b＝60°，即△aO2b为正三角形． 在△OO2b中，R2＝(R－l)2＋(Rsin60°)2，得R＝2l. * 高考二轮复习——电场和磁场 加油！！ 规律方法总结 b．最值相切：当带电粒子的运动轨迹与圆相切时，粒子有最大速度vm而磁场有最小磁感应强度B，如图丙所示． *