2015年高考物理总复习精品专题9 第2讲 磁场对运动电荷作用.ppt

此速度即为沿环状半径方向射入的粒子不能穿越磁场的最 大速度. 图D28 图 D29 (2)粒子沿内圆切线方向射入磁场，轨迹与外圆相切，此时 轨迹半径 r′最短(如图 D29 所示)，则有 要使所有粒子都不能穿越磁场区域，必须满足 能穿越磁场的最大速度为 1.0×107 m/s. 热点 3 带电粒子在磁场中运动的多解问题 对带电粒子在只受洛伦兹力作用下做圆周运动考查的重点 都集中在粒子在有边界的磁场中做不完整的圆周运动的情况， 由于题设中隐含条件的存在，就会出现多解问题，具体有如下 几种情况. 1.粒子的带电性质不明的情况. 2.临界条件不唯一的情况. 3.粒子运动的周期性引起的多解问题. 图 9-2-11 【例3】(2013年福州模拟)如图9-2-11所示，L1、L2为平行的两个磁场边界线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向里的磁感应强度大小相同的匀强磁场，L1、L2之间无磁场；A、B是边界L2上相距一定距离的两点.带电粒子从A点以初速度v0与L2成30°角斜向上射出，经过偏转后正好能经过B点，不计粒子重力.下列说法正确的是(　　) A.带电粒子经过 B 点时的速度一定跟在 A 点时的速度相同 B.带电粒子经过 B 点时的速度一定跟在 A 点时的速度不同 C.若将带电粒子在 A 点的初速度大小稍微增大，保持方向 不变，它仍有可能经过 B 点 D.粒子一定带正电荷 易错提醒：学生在分析带电粒子的运动情况时容易出现两 种错误，一是没有考虑到电荷的电性，二是没有掌握圆周运动 的对称性. 在无磁场区域，做匀速直线运动，进入磁场后，只受洛伦 兹力，做匀速圆周运动，画出可能的轨迹，作出选择. 正确解析：画出带电粒子运动的可能轨迹，B 点的位置可 能有下图(如图 9-2-12 所示)四种. 如图，粒子B的位置在B1、B4，速度跟在A点时的速度大小相等，但方向不同，速度不同.故A错误. 如图，粒子B的位置在B2、B3，速度跟在A点时的速度大小相等，方向相同，速度相同.故B错误. 根据轨迹，粒子经过边界L1时入射点与出射点间的距离与经过边界L2时入射点与出射点间的距离相同，与速度无关.所以当初速度大小稍微增大一点，但保持方向不变，它仍有可能经过B点.故C正确. 如图，分别是正、负电荷的轨迹，正负电荷都可能.故 D 错 误. 方法技巧：带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题，关 键是画出粒子运动的轨迹.往往要抓住圆的对称性. 图 9-2-12 答案：C 【触类旁通】 3.(双选)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图 9-2-13 所示的正方形为其边界.一束由两种粒子组成的粒子流沿 垂直于磁场的方向从 O 点射入.这两种粒子带同种电荷，它们的 电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒 子.不计重力.下列说法正确的是( ) 图 9-2-13 A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C.在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同 D.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对应的圆心角 一定越大 答案：BD 第2讲 磁场对运动电荷的作用 考点 1 洛伦兹力及其特点 1.定义：________电荷在磁场中受到的力，叫洛伦兹力. 2.洛伦兹力的大小 运动 qvB 0 (1)当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向垂直时，电荷 所受洛伦兹力 f＝______. (2)当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向平行时，电荷 所受洛伦兹力 f＝______. 3.洛伦兹力的方向 (1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向电流的方向， 即正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向. (2)方向特点：f⊥B，f⊥v，即 f 垂直于________决定的平面. 4.特点 B 和 v (1)洛伦兹力与电荷的运动状态有关.当电荷静止或运动方 向与磁场方向一致时，都不受洛伦兹力.通电螺线管中无论是通 以稳恒电流还是变化的电流，不计带电粒子的重力影响时，沿 平行管轴线方向入射的粒子，不会受到洛伦兹力，将做匀速直 线运动. (2)洛伦兹力与电荷运动的速度方向垂直，因此洛伦兹力只 改变电荷运动的速度方向，而不改变速度大小，即洛伦兹力对 电荷是不做功的. (3)洛伦兹力与安培力的关系：在磁场中的通电导线所受的 安培力，就是这段导线中所有运动电荷受到的洛伦兹力的合力. 也就是说，洛伦兹力是安培力的微观原因，安培力是洛伦兹力 的宏观表现. 洛伦兹力对带电粒子不做功，但是可以改变粒 子的受力，从而影响到运动情况. 【自主检测】 1.