高三物理二轮复习-专题4-第2讲带电粒子在磁场中的运动课件

走向走向(zuxing)高高考考 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索新课标版新课标版 二轮专题二轮专题(zhunt)复习复习第一页，共41页。电场电场(din chng)(din chng)和磁场和磁场专题专题(zhunt)(zhunt)四四第二页，共41页。第二第二(d r)讲带电粒子在磁场中的讲带电粒子在磁场中的运动运动 专题专题(zhunt)(zhunt)四四第三页，共41页。课后强化作业课后强化作业2考考 向向 透透 析析1第四页，共41页。考考 向向 透透 析析第五页，共41页。(2014和和平平区区)如如图图所所示示，在在倾倾角角为为的的光光滑滑斜斜面面上上垂垂直直纸纸面面放放置置一一根根长长为为L，质质量量为为m的的直直导导体体(dot)棒棒，一一匀匀强强磁磁场场垂垂直直于于斜斜面面，当当导导体体(dot)棒棒内内通通有有垂垂直直纸纸面面向向里里的的电电流流I时时，导导体体(dot)棒棒恰恰好好静静止止在在斜斜面面上上。(重力加速度为重力加速度为g)则则()导体棒在磁场导体棒在磁场(cchng)中所受安培力问题中所受安培力问题第六页，共41页。第七页，共41页。答案答案(d(d n)n)B B第八页，共41页。拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1安培力的大小安培力的大小(dxio)FBILsin(其中其中为为B与与I之间的夹角之间的夹角)(1)若磁场和电流垂直：若磁场和电流垂直：FBIL；(2)若磁场和电流平行：若磁场和电流平行：F0。第九页，共41页。2安培力的方向安培力的方向(1)左手定则可判定安培力的方向。左手定则可判定安培力的方向。(2)特特点点：电电流流(dinli)所所受受的的安安培培力力的的方方向向既既跟跟磁磁场场方方向向垂垂直直，又又跟跟电电流流(dinli)方方向向垂垂直直，所所以以安安培培力力的的方方向向总总是垂直于磁感线和通电导线所确定的平面。是垂直于磁感线和通电导线所确定的平面。第十页，共41页。二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好解决安培力问题的一般思路解决安培力问题的一般思路1确定研究对象；确定研究对象；2明确导线明确导线(doxin)中电流的方向及其周围磁场的方向；中电流的方向及其周围磁场的方向；3利利用用左左手手定定则则判判断断通通电电导导线线(doxin)所所受受安安培培力力的的方方向；向；4结合物体的平衡条件或牛顿运动定律进行求解。结合物体的平衡条件或牛顿运动定律进行求解。第十一页，共41页。(2013和和平平区区)如如图图所所示示，一一个个边边长长L、三三边边电电阻阻相相同同的的正正三三角角形形金金属属框框放放置置在在磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场中中。若若通通以以图图示示方方向向的的电电流流(dinli)(从从A点点流流入入，从从C点点流流出出)，电电流流(dinli)强度强度I，则金属框受到的磁场力为，则金属框受到的磁场力为()第十二页，共41页。答案答案(d(d n)n)B B第十三页，共41页。带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动(yndng)第十四页，共41页。A经过的弧长一定大于从经过的弧长一定大于从d点离开的粒子经过的弧长点离开的粒子经过的弧长B经过的弧长一定小于从经过的弧长一定小于从e点离开的粒子经过的弧长点离开的粒子经过的弧长C运动时间一定大于从运动时间一定大于从d点离开的粒子的运动时间点离开的粒子的运动时间D运动时间一定大于从运动时间一定大于从e点离开的粒子的运动时间点离开的粒子的运动时间解解析析本本题题考考查查带带电电粒粒子子在在匀匀强强磁磁场场中中的的运运动动，牛牛顿顿第第二二定定律律，向向心心力力，解解决决带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中运运动动的的问问题题要要画画出出其其运运动动轨轨迹迹，找找出出相相应应的的几几何何关关系系，从从而而确确定定圆圆心心和和半半径径。意意在在考查考生考查考生(koshng)对边界磁场问题的理解和处理能力。对边界磁场问题的理解和处理能力。第十五页，共41页。答案答案(d(d n)n)ADAD第十六页，共41页。拓展提升拓展提升(tshng)一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1洛伦兹力洛伦兹力(1)大小大小vB时，时，F0。vB时，时，FqvB。v与与B夹角为夹角为时：时：FqvBsin。(2)方向：方向：F、v、B三者的关系满足左手定则。三者的关系满足左手定则。(3)特点：特点：由于由于F始终垂直于始终垂直于v的方向，故洛伦兹力永不做功。的方向，故洛伦兹力永不做功。第十七页，共41页。第十八页，共41页。第十九页，共41页。2作带电粒子运动轨迹时需注意的问题作带电粒子运动轨迹时需注意的问题(1)四四个个点点：分分别别是是入入射射点点、出出射射点点、轨轨迹迹圆圆心心和和入入射射速速度直线与出射速度直线的交点。度直线与出射速度直线的交点。(2)六六条条线线：圆圆弧弧两两端端点点所所在在的的轨轨迹迹半半径径，入入射射速速度度直直线线和和出出射射速速度度直直线线，入入射射点点与与出出射射点点的的连连线线，圆圆心心与与两两条条速速度度直直线线交交点点的的连连线线。前前面面四四条条边边构构成成一一个个四四边边形形，后后面面两两条条为为对对角角线。线。(3)三三个个角角：速速度度偏偏转转角角、圆圆心心角角、弦弦切切角角，其其中中(qzhng)偏转角等于圆心角，也等于弦切角的两倍。偏转角等于圆心角，也等于弦切角的两倍。第二十页，共41页。(2014唐唐山山模模拟拟)如如图图所所示示，在在OA和和OC两两射射线线间间存存在在着着匀匀强强磁磁场场，AOC为为30，正正负负电电子子(质质量量、电电荷荷量量大大小小相相同同，电电性性相相反反)以以相相同同的的速速度度均均从从M点点以以垂垂直直(chuzh)于于OA的的方方向向垂垂直直(chuzh)射射入入匀匀强强磁磁场场，下下列列说说法法可可能能正正确确的的是是()第二十一页，共41页。A若若正正电电子子不不从从OC 边边射射出出，正正负负电电子子在在磁磁场场中中运运动动时时间之比可能间之比可能(knng)为为3 1B若若正正电电子子不不从从OC 边边射射出出，正正负负电电子子在在磁磁场场中中运运动动时时间之比可能间之比可能(knng)为为6 1C若若负负电电子子不不从从OC 边边射射出出，正正负负电电子子在在磁磁场场中中运运动动时时间之比可能间之比可能(knng)为为1 1D若若负负电电子子不不从从OC 边边射射出出，正正负负电电子子在在磁磁场场中中运运动动时时间之比可能间之比可能(knng)为为1 6答案答案CD第二十二页，共41页。第二十三页，共41页。第二十四页，共41页。(2014山山东东)如如图图甲甲所所示示，间间距距为为d、垂垂直直于于纸纸面面的的两两平平行行板板P、Q间间存存在在匀匀强强磁磁场场。取取垂垂直直于于纸纸面面向向里里为为磁磁场场的的正正方方向向，磁磁感感应应强强度度随随时时间间的的变变化化规规律律如如图图乙乙所所示示。t0时时刻刻，一一质质量量为为m、带带电电量量为为q的的粒粒子子(不不计计重重力力)，以以初初速速度度v0由由Q板板左左端端靠靠近近(kojn)板板面面的的位位置置，沿沿垂垂直直于于磁磁场场且且平平行行于于板板面面的的方方向向射射入入磁磁场场区区。当当B0和和TB取取某某些些特特定定值值时时，可可使使t0时时刻刻入入射射的的粒粒子子经经t时时间间恰恰能能垂垂直直打打在在P板板上上(不考虑粒子反弹不考虑粒子反弹)。上述。上述m、q、d、v0为已知量。为已知量。带电粒子在磁场带电粒子在磁场(cchng)中运动的周期性和多解性中运动的周期性和多解性第二十五页，共41页。第二十六页，共41页。第二十七页，共41页。第二十八页，共41页。第二十九页，共41页。第三十页，共41页。第三十一页，共41页。第三十二页，共41页。第三十三页，共41页。第三十四页，共41页。拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢引起粒子在匀强磁场中做圆周运动多解的四种原因：引起粒子在匀强磁场中做圆周运动多解的四种原因：(1)带带电电粒粒子子的的电电性性不不确确定定形形成成多多解解，可可能能出出现现两两个个(lin)方向的运动轨迹。方向的运动轨迹。(2)磁磁场场方方向向不不确确定定形形成成多多解解，可可能能出出现现两两个个(lin)方方向的运动轨迹。向的运动轨迹。(3)临临界界状状态态不不唯唯一一形形成成多多解解，需需要要根根据据临临界界状状态态的的不不同同，分别求解。分别求解。(4)圆周运动的周期性形成多解。圆周运动的周期性形成多解。第三十五页，共41页。二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好解决本类问题的一般思路：解决本类问题的一般思路：(1)首先首先(shuxin)要明确带电粒子的电性和磁场的方向；要明确带电粒子的电性和磁场的方向；(2)正确地找出带电粒子运动的临界状态；正确地找出带电粒子运动的临界状态；(3)结结合合带带电电粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹利利用用圆圆周周运运动动的的周周期期性性进进行行分析计算。分析计算。第三十六页，共41页。如如图图所所示示，在在坐坐标标系系xOy中中，第第一一象象限限内内充充满满着着两两个个匀匀强强磁磁场场a和和b，OP为为分分界界线线，在在区区域域a中中，磁磁感感应应强强度度为为2B，方方向向(fngxing)垂垂直直于于纸纸面面向向里里；在在区区域域b中中，磁磁感感应应强强度度为为B，方方向向(fngxing)垂垂直直于于纸纸面面向向外外，P点点坐坐标标为为(4l、3l)。一一质质量量为为m、电电荷荷量量为为q的的带带正正电电的的粒粒子子从从P点点沿沿y轴轴负负方方向向(fngxing)射射入入区区域域b，经经过过一一段段时时间间后后，粒粒子子恰恰能能经经过过原原点点O，不计粒子重力，不计粒子重力，sin370.6，cos370.8。求：。求：第三十七页，共41页。(1)粒子从粒子从P点运动点运动(yndng)到到O点的时间最少是多少？点的时间最少是多少？(2)粒子运动粒子运动(yndng)的速度可能是多少？的速度可能是多少？第三十八页，共41页。第三十九页，共41页。第四十页，共41页。第四十一页，共41页。