高考物理总复习 8-3磁场对运动电荷的作用力课件 新人教版
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2020高考物理专题复习磁场对运动电荷的作用PPT课件
图25-7
考点探究
[答案] AD
[解析] 根据左手定则,正粒子在匀强磁场中将沿逆时针 方向转动,由轨道半径 r=10 cm 画出粒子的两种临界运 动轨迹,如图所示,则 OO1=O1A=OO2=O2C=O2E=10 cm, 由几何知识求得 AB=BC=8 cm,OE=16 cm,选项 A、D 正确,选项 B、C 错误.
图25-8
考点探究
[答案] D [解析] 电子带负电,进入磁场后,根据左手定则判断可知, 所受的洛伦兹力方向向左,电子将向左偏转,如图所
示,A 错误;由几何知识得,电子打在 MN 上的点与 O'点的距离为 x=r- ������2-������2
=2d- (2������)2-������2=(2- 3)d,故 B、C 错误;设轨迹对应的圆心角为 θ,由几何知识
考点探究
考向二 洛伦兹力与电场力的比较
产生条件 大小
力方向与场 方向的关系
做功情况
作用效果
洛伦兹力
电场力
v≠0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱv不与B平行
电荷处在电场中
F=qvB(v⊥B)
F=qE
F⊥B,F⊥v
正电荷受力与电场方向相同,负电 荷受力与电场方向相反
任何情况下都不做功 可能做功,也可能不做功
只改变电荷的速度方向, 既可以改变电荷的速度大小,也可
考点探究
例 1 如图 25-1 所示,在竖直绝缘的平台上,将一个带正电的小球以水平速度 v0 抛出,
落在地面上的 A 点.若加一垂直于纸面向里的匀强磁场,则小球的落点 ( )
A.仍在 A 点
B.在 A 点左侧
C.在 A 点右侧 D.无法确定
图25-1
考点探究
[答案] C
考点探究
[答案] AD
[解析] 根据左手定则,正粒子在匀强磁场中将沿逆时针 方向转动,由轨道半径 r=10 cm 画出粒子的两种临界运 动轨迹,如图所示,则 OO1=O1A=OO2=O2C=O2E=10 cm, 由几何知识求得 AB=BC=8 cm,OE=16 cm,选项 A、D 正确,选项 B、C 错误.
图25-8
考点探究
[答案] D [解析] 电子带负电,进入磁场后,根据左手定则判断可知, 所受的洛伦兹力方向向左,电子将向左偏转,如图所
示,A 错误;由几何知识得,电子打在 MN 上的点与 O'点的距离为 x=r- ������2-������2
=2d- (2������)2-������2=(2- 3)d,故 B、C 错误;设轨迹对应的圆心角为 θ,由几何知识
考点探究
考向二 洛伦兹力与电场力的比较
产生条件 大小
力方向与场 方向的关系
做功情况
作用效果
洛伦兹力
电场力
v≠0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱv不与B平行
电荷处在电场中
F=qvB(v⊥B)
F=qE
F⊥B,F⊥v
正电荷受力与电场方向相同,负电 荷受力与电场方向相反
任何情况下都不做功 可能做功,也可能不做功
只改变电荷的速度方向, 既可以改变电荷的速度大小,也可
考点探究
例 1 如图 25-1 所示,在竖直绝缘的平台上,将一个带正电的小球以水平速度 v0 抛出,
落在地面上的 A 点.若加一垂直于纸面向里的匀强磁场,则小球的落点 ( )
A.仍在 A 点
B.在 A 点左侧
C.在 A 点右侧 D.无法确定
图25-1
考点探究
[答案] C
高中物理 第3章 磁场对运动电荷的作用力课件 新人教版选修31
【答案】负 正 向下
第二十页,共42页。
图 3-5-4
对洛伦兹力作用(zuòyòng)效果的理解
【例2】 两个完全相同的带等量的正电荷的小球a和b,从
同一高度自由落下,分别穿过高度相同的水平方向的匀强电场
和匀强磁场,如图3-5-5所示,然后再落到地面上,设两球
运动所用的总时间分别为ta、tb,则( )
第十三页,共42页。
洛伦兹力与电场力有何区别(qūbié)?
1.这两种力均是带电粒子在不同场中受到的力,反映
(fǎnyìng)了磁场和电场都有力的性质,但这两种力的区别也是
十分明对显象的.
内容
洛伦兹力
电场力
仅在运动电荷的速度方向
作用对
带电粒子只要处在电
与 B 不平行时,运动电荷才
象
场中,一定受到电场力
第三十一页,共42页。
如图3-5 -8所示,在水平天花板下用a、b两绝 缘细线悬挂着一个小球处于静止状态, 开始(kāishǐ)a线竖直,b线伸直,a线 长La=20 cm,b线长Lb=40 cm. 小球的质量m=0.04 g,带有q=+ 1.0×10-4 C的电荷.整个装置处于 范围足够大的、方向水平且垂直纸面向 里的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强 度B=2.0 T,不计空气阻力,取当地
第五页,共42页。
2.洛伦兹力的方向 (1)左手定则: 伸开左手,使大拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌 在同一(tóngyī)平面内磁.感让线______从掌心进入,并使四指指向 _正_电__荷__运__动__(y_ù_n_d_ò_n_g_)的,方这向时大拇指所指的方向就是运动的正电 荷在磁场中所受洛__伦__兹__力__的方向.负电荷受力的方向与正电荷 受力的方向_相__反__(_x_iā.ngfǎn) (2)特点:洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都 _垂__直___,洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向,不改变速度大 小,对电荷不做功.
第二十页,共42页。
图 3-5-4
对洛伦兹力作用(zuòyòng)效果的理解
【例2】 两个完全相同的带等量的正电荷的小球a和b,从
同一高度自由落下,分别穿过高度相同的水平方向的匀强电场
和匀强磁场,如图3-5-5所示,然后再落到地面上,设两球
运动所用的总时间分别为ta、tb,则( )
第十三页,共42页。
洛伦兹力与电场力有何区别(qūbié)?
1.这两种力均是带电粒子在不同场中受到的力,反映
(fǎnyìng)了磁场和电场都有力的性质,但这两种力的区别也是
十分明对显象的.
内容
洛伦兹力
电场力
仅在运动电荷的速度方向
作用对
带电粒子只要处在电
与 B 不平行时,运动电荷才
象
场中,一定受到电场力
第三十一页,共42页。
如图3-5 -8所示,在水平天花板下用a、b两绝 缘细线悬挂着一个小球处于静止状态, 开始(kāishǐ)a线竖直,b线伸直,a线 长La=20 cm,b线长Lb=40 cm. 小球的质量m=0.04 g,带有q=+ 1.0×10-4 C的电荷.整个装置处于 范围足够大的、方向水平且垂直纸面向 里的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强 度B=2.0 T,不计空气阻力,取当地
第五页,共42页。
2.洛伦兹力的方向 (1)左手定则: 伸开左手,使大拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌 在同一(tóngyī)平面内磁.感让线______从掌心进入,并使四指指向 _正_电__荷__运__动__(y_ù_n_d_ò_n_g_)的,方这向时大拇指所指的方向就是运动的正电 荷在磁场中所受洛__伦__兹__力__的方向.负电荷受力的方向与正电荷 受力的方向_相__反__(_x_iā.ngfǎn) (2)特点:洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都 _垂__直___,洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向,不改变速度大 小,对电荷不做功.
高考物理一轮复习课件8.3磁场对运动电荷的作用(人教版选修3-1)
2 m v 力: Bqv = r .
5.回旋加速器 (1)回旋加速器加速的最大速度 vm,对应于带电粒子在 mvm 磁场中轨道半径等于 D 形盒的边缘的半径 R, 则有: R= Bq , BqR 得 vm= m .
(2)加速条件:交变电压的周期和粒子做圆周运动的周Biblioteka 期 相等 .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:
1.洛伦兹力
qvBsinθ (θ为B与v之间的夹角).当θ=0° (1)大小:F= 时,F=0;当θ=90°时,F= . qvB (2)方向:由 左手定则 判 定 ( 注 意 正 、 负 电 荷 的 不 同).F一定垂直于 B 与 v 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 匀速直线 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 圆周 运动. mv2 ①向心力由洛伦兹力提供,即 qvB= R . mv ②轨道半径:R= Bq . 2πR 2πm ③周期:T= v = Bq . 1 Bq ④频率:f=T= . 2πm 2π Bq ⑤角频率:ω= T = m .
5.回旋加速器 (1)回旋加速器加速的最大速度 vm,对应于带电粒子在 mvm 磁场中轨道半径等于 D 形盒的边缘的半径 R, 则有: R= Bq , BqR 得 vm= m .
(2)加速条件:交变电压的周期和粒子做圆周运动的周Biblioteka 期 相等 .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:
1.洛伦兹力
qvBsinθ (θ为B与v之间的夹角).当θ=0° (1)大小:F= 时,F=0;当θ=90°时,F= . qvB (2)方向:由 左手定则 判 定 ( 注 意 正 、 负 电 荷 的 不 同).F一定垂直于 B 与 v 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 匀速直线 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 圆周 运动. mv2 ①向心力由洛伦兹力提供,即 qvB= R . mv ②轨道半径:R= Bq . 2πR 2πm ③周期:T= v = Bq . 1 Bq ④频率:f=T= . 2πm 2π Bq ⑤角频率:ω= T = m .
磁场对运动电荷的作用力-高二物理课件(2019人教版选择性必修第二册)
故选AD。
【变式3】带正电的粒子在外力作用下沿虚线做匀速圆周运 动,圆心为O,a、b、c、d是圆上的4个等分点。电流大小为I的 长直导线垂直圆平面放置,电流方向如图1 -2 -7所示,导线位 于a、O连线的中点。则( )
图1-2-7 A.a、O两点的磁感应强度相同 B.运动过程中,粒子所受合力不变 C.粒子从a运动到c,洛伦兹力先变大后变小 D.粒子从a出发运动一周,洛伦兹力先做正功再做负功, 总功为零
斜面向下。故 C 错误;D 正确;
AB.未加磁场时,根据动能定理,有
WG
Wf
1 mv2 2
加磁场后,多了洛伦兹力,虽然洛伦兹力不做功,但正压力变大,
3、洛伦兹力的大小 (1)推导:如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为 B.设磁场 中有一段长度为 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 且定向移动的速率 都是 v. 导体所受安培力为:F安 BIL 导体内电流为:I nqSv 导体内自由电荷个数为: N nV nSL 则有:F安 NBqv 则每个自由电荷所受力为:F Bqv
解析 (1)因 v⊥B,所以 F= qvB,方向与 v 垂直向左上方. (2)v 与 B 的夹角为 30°,将 v 分解成垂直磁场的分量和平行磁 场的分量,v⊥=vsin 30°,F=qvBsin 30°=12qvB.方向垂直纸面向
里.
(3)由于 v 与 B 平行,所以不受洛伦兹力. (4)v 与 B 垂直,F=qvB,方向与 v 垂直向左上方.
vm
qB
【 变 式 4】如图1 - 2 - 9所示,一带负电的滑块从粗糙斜面 的顶端滑至底端时的速度为v,若加一个垂直纸面向外的匀强磁 场,并保证滑块能滑至底端,则它滑至底端时( )
【变式3】带正电的粒子在外力作用下沿虚线做匀速圆周运 动,圆心为O,a、b、c、d是圆上的4个等分点。电流大小为I的 长直导线垂直圆平面放置,电流方向如图1 -2 -7所示,导线位 于a、O连线的中点。则( )
图1-2-7 A.a、O两点的磁感应强度相同 B.运动过程中,粒子所受合力不变 C.粒子从a运动到c,洛伦兹力先变大后变小 D.粒子从a出发运动一周,洛伦兹力先做正功再做负功, 总功为零
斜面向下。故 C 错误;D 正确;
AB.未加磁场时,根据动能定理,有
WG
Wf
1 mv2 2
加磁场后,多了洛伦兹力,虽然洛伦兹力不做功,但正压力变大,
3、洛伦兹力的大小 (1)推导:如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为 B.设磁场 中有一段长度为 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 且定向移动的速率 都是 v. 导体所受安培力为:F安 BIL 导体内电流为:I nqSv 导体内自由电荷个数为: N nV nSL 则有:F安 NBqv 则每个自由电荷所受力为:F Bqv
解析 (1)因 v⊥B,所以 F= qvB,方向与 v 垂直向左上方. (2)v 与 B 的夹角为 30°,将 v 分解成垂直磁场的分量和平行磁 场的分量,v⊥=vsin 30°,F=qvBsin 30°=12qvB.方向垂直纸面向
里.
(3)由于 v 与 B 平行,所以不受洛伦兹力. (4)v 与 B 垂直,F=qvB,方向与 v 垂直向左上方.
vm
qB
【 变 式 4】如图1 - 2 - 9所示,一带负电的滑块从粗糙斜面 的顶端滑至底端时的速度为v,若加一个垂直纸面向外的匀强磁 场,并保证滑块能滑至底端,则它滑至底端时( )
高考物理新课标一轮复习课件磁场对运动电荷的作用
带电粒子在复合场中运动分
04
析
重力、电场力和洛伦兹力共同作用下带电粒子运动情况
01 运动轨迹
在重力、电场力和洛伦兹力的共同作用下,带电 粒子的运动轨迹通常呈现复杂的曲线形状。
02 速度变化
由于洛伦兹力的存在,带电粒子的速度大小和方 向都会发生变化。
03 受力分析
需要对带电粒子进行受力分析,明确各个力的方 向和大小,以便更好地理解其运动情况。
02
螺旋运动
当带电粒子与磁场有一定夹角射入时,粒子在洛 伦兹力作用下做螺旋运动。
非均匀磁场对运动电荷影响
01 运动轨迹变化
非均匀磁场中,磁感应强度的大小或方向发生变 化,导致带电粒子所受洛伦兹力变化,从而使粒 子的运动轨迹发生变化。
02 速度变化
非均匀磁场对运动电荷的作用力可能导致粒子速 度大小或方向的变化。
高考物理新课标一轮
复习课件磁场对运动
电荷的作用
汇报人:XX
20XX-01-17
目录
• 磁场基本概念与性质 • 运动电荷在磁场中受力分析 • 洛伦兹力与安培力关系探讨 • 带电粒子在复合场中运动分析 • 实验:观察和研究洛伦兹力对运动
电荷影响 • 总结与提高:深化对磁场对运动电
荷作用理解
01
磁场基本概念与性质
两者在实际问题中应用举例
洛伦兹力应用举例
质谱仪、回旋加速器等利用洛伦兹力 使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周 运动,从而实现对粒子的加速和分离 。
安培力应用举例
电动机、电磁炮等利用安培力使通电 导线在磁场中受到力的作用,从而实 现电能向机械能的转化。同时,安培 力也是电磁感应现象中产生感应电流 的条件之一。
03 能量变化
2025高考物理总复习磁场对运动电荷(带电体)的作用
√
考点二 洛伦兹力作用下带电体的运动
对沿斜面向上运动的小物块受力分析,由牛顿第 二定律有mgsin θ+μFN=ma,FN=mgcos θ+qvB, 联立解得a=gsin θ+μgcos θ+ μqmvB,方向沿斜面 向下,所以小物块沿斜面向上做加速度减小的减速运动,速度越小, 加速度越小,速度减小的越慢,加速度减小的越慢,速度接近零时, 加速度不接近零。故选C。
考点一 洛伦兹力
例2 真空中竖直放置一通电长直细导线,俯视图如图所示。以导线为 圆心作圆,光滑绝缘管ab水平放置,两端恰好落在圆周上。直径略小于 绝缘管直径的带正电小球自a端以速度v0向b端运动过程中,下列说法正 确的是 A.小球先加速后减速 B.小球受到的洛伦兹力始终为零
√C.小球在ab中点受到的洛伦兹力为零
√D.电子顺时针运动
考点一 洛伦兹力
中子不带电,在磁场中不会做匀速圆周运动,故 A、B错误; 质子受洛伦兹力方向指向圆心,根据左手定则可 知,磁感线穿过手心,大拇指指向圆心,四指所 指的方向即为质子运动方向,即质子是逆时针方 向运动,故C错误;
考点一 洛伦兹力
电子受洛伦兹力方向指向圆心,根据左手定则可 知,磁感线穿过手心,大拇指指向圆心,四指所 指的反方向即为电子运动方向,即电子是顺时针 方向运动,故D正确。
考点一 洛伦兹力
4.洛伦兹力与安培力的联系及区别 (1) 安培力 是 洛伦兹力 的宏观表现,二者性质相同,都是磁场力。 (2) 安培力 可以做功,而 洛伦兹力 对运动电荷不做功。 注意:洛伦兹力的分力可能对运动电荷做功。
考点一 洛伦兹力
5.洛伦兹力与静电力的比较
洛伦兹力
产生条件
v≠0且v不与B平行 (说明:运动电荷在磁场中不一
< 考点一 >
考点二 洛伦兹力作用下带电体的运动
对沿斜面向上运动的小物块受力分析,由牛顿第 二定律有mgsin θ+μFN=ma,FN=mgcos θ+qvB, 联立解得a=gsin θ+μgcos θ+ μqmvB,方向沿斜面 向下,所以小物块沿斜面向上做加速度减小的减速运动,速度越小, 加速度越小,速度减小的越慢,加速度减小的越慢,速度接近零时, 加速度不接近零。故选C。
考点一 洛伦兹力
例2 真空中竖直放置一通电长直细导线,俯视图如图所示。以导线为 圆心作圆,光滑绝缘管ab水平放置,两端恰好落在圆周上。直径略小于 绝缘管直径的带正电小球自a端以速度v0向b端运动过程中,下列说法正 确的是 A.小球先加速后减速 B.小球受到的洛伦兹力始终为零
√C.小球在ab中点受到的洛伦兹力为零
√D.电子顺时针运动
考点一 洛伦兹力
中子不带电,在磁场中不会做匀速圆周运动,故 A、B错误; 质子受洛伦兹力方向指向圆心,根据左手定则可 知,磁感线穿过手心,大拇指指向圆心,四指所 指的方向即为质子运动方向,即质子是逆时针方 向运动,故C错误;
考点一 洛伦兹力
电子受洛伦兹力方向指向圆心,根据左手定则可 知,磁感线穿过手心,大拇指指向圆心,四指所 指的反方向即为电子运动方向,即电子是顺时针 方向运动,故D正确。
考点一 洛伦兹力
4.洛伦兹力与安培力的联系及区别 (1) 安培力 是 洛伦兹力 的宏观表现,二者性质相同,都是磁场力。 (2) 安培力 可以做功,而 洛伦兹力 对运动电荷不做功。 注意:洛伦兹力的分力可能对运动电荷做功。
考点一 洛伦兹力
5.洛伦兹力与静电力的比较
洛伦兹力
产生条件
v≠0且v不与B平行 (说明:运动电荷在磁场中不一
< 考点一 >
高考物理总复习 8.2磁场对运动电荷的作用课件 新人教版选修3-1
(2)轨道半径公式:R=mqBv;
(3)周期:T=2πvR=2qπBm(周期 T 与速度 v、轨道半径 R 无关);
(4)频率:f=T1 =2qπBm; qB
(5)角速度:ω=2Tπ= m .
1.带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用( )
答案:× 2.洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方 向不垂直( ) 答案:× 3.由于安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以洛伦兹力也可 能做功( )
【思维启迪】 (1)带电粒子在匀强磁场中运动轨迹为圆. (2)带电粒子在匀强电场中运动轨迹为平抛运动. 【尝试解答】 (1)设宽度为 L.当只有电场存在时,带电粒 子做类平抛运动
水平方向上:L=v0t,竖直方向上:vy=at=EmqvL0 tanθ=vv0y=EmqvL02
当只有磁场存在时,带电粒子做匀速圆周运动,半径为 R, 如图所示,由几何关系可知 sinθ=RL,R=mqBv0
联立解得 B=Ecvo0sθ.
(2)粒子在电场中运动时间
t1=vL0=Rsvin0 θ 在磁场中运动时间 t2=2θπ·T=2θπ·2qπBm=θqmB 所以tt12=RmqvB0 ·siθnθ=siθnθ.
【答案】
Ecosθ (1) v0
(2)siθnθ
电荷在匀强电场和匀强磁场中的运动规律不 同.运动电荷穿出有界电场的时间与其入射速度的方向和大小有 关,而穿出有界磁场的时间则与电荷在磁场中的运动周期有 关.在解题过程中灵活运用运动的合成与分解和几何关系是解题 关键.
一定是 F⊥B,F⊥v,与 电荷电性无关
正电荷受力与电场方 向相同,负电荷受力 与电场方向相反
做功情况 任
力为零时 场的情况
F 为零,B 不一定为零
(3)周期:T=2πvR=2qπBm(周期 T 与速度 v、轨道半径 R 无关);
(4)频率:f=T1 =2qπBm; qB
(5)角速度:ω=2Tπ= m .
1.带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用( )
答案:× 2.洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方 向不垂直( ) 答案:× 3.由于安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以洛伦兹力也可 能做功( )
【思维启迪】 (1)带电粒子在匀强磁场中运动轨迹为圆. (2)带电粒子在匀强电场中运动轨迹为平抛运动. 【尝试解答】 (1)设宽度为 L.当只有电场存在时,带电粒 子做类平抛运动
水平方向上:L=v0t,竖直方向上:vy=at=EmqvL0 tanθ=vv0y=EmqvL02
当只有磁场存在时,带电粒子做匀速圆周运动,半径为 R, 如图所示,由几何关系可知 sinθ=RL,R=mqBv0
联立解得 B=Ecvo0sθ.
(2)粒子在电场中运动时间
t1=vL0=Rsvin0 θ 在磁场中运动时间 t2=2θπ·T=2θπ·2qπBm=θqmB 所以tt12=RmqvB0 ·siθnθ=siθnθ.
【答案】
Ecosθ (1) v0
(2)siθnθ
电荷在匀强电场和匀强磁场中的运动规律不 同.运动电荷穿出有界电场的时间与其入射速度的方向和大小有 关,而穿出有界磁场的时间则与电荷在磁场中的运动周期有 关.在解题过程中灵活运用运动的合成与分解和几何关系是解题 关键.
一定是 F⊥B,F⊥v,与 电荷电性无关
正电荷受力与电场方 向相同,负电荷受力 与电场方向相反
做功情况 任
力为零时 场的情况
F 为零,B 不一定为零
人教版高中物理选修ppt推荐(提高)磁场对运动电荷的作用力
知识讲解
3、洛伦兹力的大小和方向 (1)洛伦兹力大小的计算公式: 其中θ为v与B之间的夹角,当v与B垂直时,F=qvB; 当v与B平行时,F=0,此时电荷不受洛伦兹力作用. (2)洛伦兹力的方向:F、v、B方向间的关系,用左手定则来判断.注意:四指指向为 正电荷的运动方向或负电荷运动方向的反方向;洛伦兹力既垂直于B又垂直于v,即垂直 于B与v决定的平面.
知识讲解
5、洛伦兹力和电场力的比较
性质 产生 条件
方向
洛伦兹力 磁场对其中运动电荷的作用力 磁场中的静止电荷、沿磁场方向运动的电荷将不受到洛伦兹力
①方向由电荷正负、磁场的方向以及电荷运动的方向决定,各方向 之间的关系遵循左手定则 ②洛伦兹力的方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运 动方向与磁场方向不一定垂直)
人教版高中物理选修ppt推荐(提高) 磁场对 运动电 荷的作 用力( 精品系 列PPT )
人教版高中物理选修ppt推荐(提高) 磁场对 运动电 荷的作 用力( 精品系 列PPT )
习题讲解
10、如图所示,一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应 强度为B,若小带电体的质量为m,为了使它对水平绝缘面正好无压力,应该( )D
习题讲解
5、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 ( )B
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
习题讲解
6、来自宇宙的电子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些
竖直向上
竖直向下
垂直纸面向外 垂直纸面向里
习题讲解
2、如图所示,带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是( )C
高考物理总复习 第八章 第二讲 磁场对运动电荷的作用课件 新人教版选修31
2.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 定向移动电荷受到的洛伦兹力的宏观表现. (2)由安培力公式F安=ILB推导洛伦兹力表达式 磁场与导线方向垂直时,如右图所示.设有一段长度为L的通电 导线,横截面积为S,单位体积中含有的电荷数为n,每个电荷的电荷量 为q,定向移动的平均速率为v,垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的 磁场中.
(2)原理:粒子由静止被加速电场加速,根据动能定理可得关系式12 mv2=qU
粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转,做匀速圆周运动,根据牛顿 第二定律得关系式 qvB=mvr2
由两式可得出需要研究的物理量,如粒子轨道半径、粒子质量、比 荷.
r=B1 2mqU,m=q2r2UB2,mq =B22Ur2.
应用左手定则判定负电荷受洛伦兹力方向时,可用两种方法:其 一,按照正电荷进行判定,负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反; 其二,四指指向负电荷运动的反方向,拇指的指向即为负电荷受力方 向.
二、带电粒子在匀强磁场中的运动(Ⅱ) 1.若v∥B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线 运动. 2.若v⊥B,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平 面内以入射速度v做匀速圆周运动. 三、质谱仪和回旋加速器(Ⅰ) 1.质谱仪 (1)构造:如右图所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底 片等构成.
磁感应强度(B)和粒子的比荷(mq )有关.
②比荷(mq )相同的带电粒子,在同样的匀强磁场中,T、f 和 ω 也相
同.
(2011·海淀区模拟)质量为m,电荷量为+q的带电粒子,以不同的 初速度两次从O点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场,在洛伦 兹力作用下分别从M、N两点射出磁场,测得OM∶ON=3∶4,则下列 说法中不正确的是( )
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第3单元 磁场对运动电荷的作用 力
考点及模型的构建
探秘规律·升华技巧
突破压轴·技压群雄
课时作业
考点及模型的构建
一、洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力. 1.洛伦兹力的大小:f= qBvsinα, α为 B与 v方向间的夹 角. 当B⊥v时,f=qBv,当B∥v时,f=0.
2.洛伦兹力的方向
D .通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向 平行
【解析】
通电直导线与磁场平行,不受安培力,选项
A错误,安培力方向与磁场垂直,选项D错误.洛伦兹力对带 电粒子不做功,选项 C 错误,安培力是大量运动电荷所受洛
伦兹力的宏观表现,选项B正确.
【答案】 B
二、带电粒子在匀强磁场中的运动
1.带电粒子仅受磁场力作用下(电子、质子、a粒子等微 观粒子的重力通常忽略不计),初速度的方向与磁场方向垂直
【名师点拨】
回旋加速器使人类在获得较高能量粒子
方面前进了一步,并且和多级加速装置比较.可以节省空 间,但是当粒子能量很高时.相对论效应就比较显著,粒子
质量明显增加,影响了运动周期,交变电场的频率和运动频
率不再一致.破坏了加速器的工作条件(即同步加速),因此在 加速更高能量粒子方面就不便使用回旋加速器,而采用直线 加速器.
(2)周期、频率和角速度公式: 2πR 2πm 1 qB 2π 周期 T= v = qB , 频率 f=T= , 角速度 ω= T =2πf 2πm qB =m.
【名师点拨】 以上对半径、 周期等的推导结论属于二级 结论, 但它们又是重要的二级结论, 如果在选择和填空中可以 直接使用,但是如果要在计算题中,则要把推导的过程写出, 因为半径的表达式不是基本公式,必须写出以下过程.qBv= v2 mv m R ,得出 R= qB ,然后再代入相关量运算.
通有大小相同的电流,方向如图所示.一带正电的粒子从正 方形中心 O 点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹
力的方向是(
)
A.向上
B.向下
C.向左
D.向右
【解析】
根据题意,由右手螺旋定则,则有 b与d导线
电流产生磁场正好相互抵消,而 a与c导线产生磁场正好相互 叠加,由右手螺旋定则,则得磁场方向水平向左,当一带正
时,带电粒子在垂直于磁感线平面内以入射速度v,做速度平
面上的匀速圆周运动. 思考:请自己证明为什么在此平面上做匀速圆周运动, 如果B与v方向间有夹角α,则做什么样的运动?
2.带电粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 的分析 推导半径、 周期、 角速度等物理量的表达式的指导思想(根 源):牛顿运动定律 F=ma. (1)轨道半径公式: v2 mv p f 洛=f 向,即 qBv=m R ,所以 R= qB =qB.
4.安培力是洛伦兹力的宏观表现
如右图所示,设导体单位体积自由电荷数为n,每个自由
电荷电量q,定向移动速度为v,现选取长为L=vt的垂直磁场 放置的一段导体,其受的安培力为 F = BIL ,其中 I = nqSv ,
所以F=BnqSvvt,导体内自由电荷总数为nSvt.所以每个自由
电荷受的磁场力为f洛=F/(nSvt)=qBv.
【解析】 粒子穿过金属板后,速度变小,由半径公式 r mv = qB 可知,半径变小,粒子运动方向为由下向上;又由于洛 伦兹力的方向指向圆心,由左手定则,可知粒子带正电.选项 A 正确. 【答案】
A
三、回旋加速器 1.用途:提供高能粒子. 2.构造:真空中两个 D 型金属盒、电磁铁、粒子源、高 频电源、引出装置. 3.原理:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,周期 2πm T= qB ,与轨道半径和速率无关.使高频交变电场的周期和 粒子运动周期相同, 就会使粒子每次经电场时都会被加速, 动 能一次次增大.
4.影响从加速器引出的最大动能的因素 1 2 q2 2 2 Ekm= mvm= B Rm,由此可以看出,对于一定的带电 2 2m 粒子来说, q、 m 一定, 加速器的半径越大, 粒子的动能越大. 但 是,B 增大,单从上面的表达式看,动能是增大,但由于 B 2πm 的变化导致粒子在 D 型盒中运转的周期 T= qB 变化, 如果要 增大 B,必须同时改变运转周期,达到同步加速才可,所以不 能单纯增加 B 来改变动能.
【例 4】
1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速 )
器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质 D 型盒 D1 、 D2
构成,其间留有空隙,下列说法正确的是(
【例3】
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.云室旋转
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
注意:以上推导的基础是磁场与运动电荷的速度垂直,
否则f洛=qBv不成立.更为一般的表达式为f=qBvsinα.
【 例 2】
有关洛伦兹力和安培力的描述,正确的是
(
)A.Leabharlann 电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用 B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
C.带电粒子在匀强磁场中运动受到洛伦兹力做正功
f⊥B 且 f⊥v ,即垂直于 B 与 v 所决定的平面, f 、 v 、 B 方 向间的关系满足左手定则.要注意判断时四指指正电荷运动 方向或负电荷运动的反方向(总之,四指指向电流或等效电流 的方向).
【例 1】
(2013· 安徽 ) 图中 a 、 b 、 c 、 d 为四根与纸面垂
直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中
电的粒子从正方形中心 O 点沿垂直于纸面的方向向外运动,
它所受洛伦兹力的方向,根据左手定则可知,向下.故B项正 确,A、C、D项错误. 【答案】 B
3.洛伦兹力的特征
洛伦兹力与电荷运动状态有关:当v=0时,f=0;v≠0但 B∥v时,f=0.
由于洛伦兹力方向与速度方向垂直,故洛伦兹力对运动
电荷不做功,不能改变运动电荷的速度大小和电荷的动能, 但洛伦兹力可以改变运动电荷的速度方向和运动电荷的动 量.
考点及模型的构建
探秘规律·升华技巧
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课时作业
考点及模型的构建
一、洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力. 1.洛伦兹力的大小:f= qBvsinα, α为 B与 v方向间的夹 角. 当B⊥v时,f=qBv,当B∥v时,f=0.
2.洛伦兹力的方向
D .通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向 平行
【解析】
通电直导线与磁场平行,不受安培力,选项
A错误,安培力方向与磁场垂直,选项D错误.洛伦兹力对带 电粒子不做功,选项 C 错误,安培力是大量运动电荷所受洛
伦兹力的宏观表现,选项B正确.
【答案】 B
二、带电粒子在匀强磁场中的运动
1.带电粒子仅受磁场力作用下(电子、质子、a粒子等微 观粒子的重力通常忽略不计),初速度的方向与磁场方向垂直
【名师点拨】
回旋加速器使人类在获得较高能量粒子
方面前进了一步,并且和多级加速装置比较.可以节省空 间,但是当粒子能量很高时.相对论效应就比较显著,粒子
质量明显增加,影响了运动周期,交变电场的频率和运动频
率不再一致.破坏了加速器的工作条件(即同步加速),因此在 加速更高能量粒子方面就不便使用回旋加速器,而采用直线 加速器.
(2)周期、频率和角速度公式: 2πR 2πm 1 qB 2π 周期 T= v = qB , 频率 f=T= , 角速度 ω= T =2πf 2πm qB =m.
【名师点拨】 以上对半径、 周期等的推导结论属于二级 结论, 但它们又是重要的二级结论, 如果在选择和填空中可以 直接使用,但是如果要在计算题中,则要把推导的过程写出, 因为半径的表达式不是基本公式,必须写出以下过程.qBv= v2 mv m R ,得出 R= qB ,然后再代入相关量运算.
通有大小相同的电流,方向如图所示.一带正电的粒子从正 方形中心 O 点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹
力的方向是(
)
A.向上
B.向下
C.向左
D.向右
【解析】
根据题意,由右手螺旋定则,则有 b与d导线
电流产生磁场正好相互抵消,而 a与c导线产生磁场正好相互 叠加,由右手螺旋定则,则得磁场方向水平向左,当一带正
时,带电粒子在垂直于磁感线平面内以入射速度v,做速度平
面上的匀速圆周运动. 思考:请自己证明为什么在此平面上做匀速圆周运动, 如果B与v方向间有夹角α,则做什么样的运动?
2.带电粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 的分析 推导半径、 周期、 角速度等物理量的表达式的指导思想(根 源):牛顿运动定律 F=ma. (1)轨道半径公式: v2 mv p f 洛=f 向,即 qBv=m R ,所以 R= qB =qB.
4.安培力是洛伦兹力的宏观表现
如右图所示,设导体单位体积自由电荷数为n,每个自由
电荷电量q,定向移动速度为v,现选取长为L=vt的垂直磁场 放置的一段导体,其受的安培力为 F = BIL ,其中 I = nqSv ,
所以F=BnqSvvt,导体内自由电荷总数为nSvt.所以每个自由
电荷受的磁场力为f洛=F/(nSvt)=qBv.
【解析】 粒子穿过金属板后,速度变小,由半径公式 r mv = qB 可知,半径变小,粒子运动方向为由下向上;又由于洛 伦兹力的方向指向圆心,由左手定则,可知粒子带正电.选项 A 正确. 【答案】
A
三、回旋加速器 1.用途:提供高能粒子. 2.构造:真空中两个 D 型金属盒、电磁铁、粒子源、高 频电源、引出装置. 3.原理:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,周期 2πm T= qB ,与轨道半径和速率无关.使高频交变电场的周期和 粒子运动周期相同, 就会使粒子每次经电场时都会被加速, 动 能一次次增大.
4.影响从加速器引出的最大动能的因素 1 2 q2 2 2 Ekm= mvm= B Rm,由此可以看出,对于一定的带电 2 2m 粒子来说, q、 m 一定, 加速器的半径越大, 粒子的动能越大. 但 是,B 增大,单从上面的表达式看,动能是增大,但由于 B 2πm 的变化导致粒子在 D 型盒中运转的周期 T= qB 变化, 如果要 增大 B,必须同时改变运转周期,达到同步加速才可,所以不 能单纯增加 B 来改变动能.
【例 4】
1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速 )
器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质 D 型盒 D1 、 D2
构成,其间留有空隙,下列说法正确的是(
【例3】
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.云室旋转
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
注意:以上推导的基础是磁场与运动电荷的速度垂直,
否则f洛=qBv不成立.更为一般的表达式为f=qBvsinα.
【 例 2】
有关洛伦兹力和安培力的描述,正确的是
(
)A.Leabharlann 电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用 B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
C.带电粒子在匀强磁场中运动受到洛伦兹力做正功
f⊥B 且 f⊥v ,即垂直于 B 与 v 所决定的平面, f 、 v 、 B 方 向间的关系满足左手定则.要注意判断时四指指正电荷运动 方向或负电荷运动的反方向(总之,四指指向电流或等效电流 的方向).
【例 1】
(2013· 安徽 ) 图中 a 、 b 、 c 、 d 为四根与纸面垂
直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中
电的粒子从正方形中心 O 点沿垂直于纸面的方向向外运动,
它所受洛伦兹力的方向,根据左手定则可知,向下.故B项正 确,A、C、D项错误. 【答案】 B
3.洛伦兹力的特征
洛伦兹力与电荷运动状态有关:当v=0时,f=0;v≠0但 B∥v时,f=0.
由于洛伦兹力方向与速度方向垂直,故洛伦兹力对运动
电荷不做功,不能改变运动电荷的速度大小和电荷的动能, 但洛伦兹力可以改变运动电荷的速度方向和运动电荷的动 量.