2012届高考物理第一轮磁场对运动电荷的作用复习学案

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1、2012届高考物理第一轮磁场对运动电荷的作用复习学案第三时磁场对运动电荷的作用【教学要求】1．会用左手定则判断洛仑兹力方向，计算洛仑兹力的大小。2．了解电子束在磁场中的偏转，会分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，进行有关计算。【知识再现】一、洛伦兹力1．洛伦兹力是磁场对电荷的作用力．2．大小：F＝(θ为B与v之间的夹角)，当θ＝0°时，F＝；当θ＝90°时，F＝。3．方向：由判定(注意正负电荷的不同)．F一定垂直与所决定的平面，但B与v不一定垂直．4．特点：①不论带电粒子在匀强磁场中做何种运动，因为，故F一定不做功

2、．F只改变速度的而不改变速度的。②F与运动状态有关．速度变化会引起F的变化，对电荷进行受力分析和运动状态分析时应注意．二、带电粒子在匀强磁场中运动(不计其他作用)1．若v∥B时，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时，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做运动．结论：①向心力由洛伦兹力提供，即②轨道半径公式：R＝③周期：T=④频率：f＝。知识点一洛伦兹力的方向判断方法判断洛伦兹力的方向用“左手定则”，在方法上比判断安培力稍复杂一些．这是因为导线中电流的方向(规定为正电荷运动的

3、方向)是惟一明确的．而运动的电荷有正、负电之分，对于运动的正电荷方向就相当于电流的方向；对于运动的负电荷方向相当于与电流相反的方向．【应用1】有一质量为，电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直指向纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少?方向如何?导示:小球飘离条是：g=Bqv，v=g/Bq。由左手定则知：小球应向右运动，也就是磁场要向左运动。应审清题目中要求的是匀强磁场的运动，而不是带电小球的运动。知识点二带电粒子的圆周运动带电粒子

4、以一定的初速度与磁场方向垂直进入匀强磁场时，由于洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直，对粒子不做功，它只改变粒子运动的方向，而不改变粒于的速率，所以粒子受到的洛伦兹力的大小恒定，且F的方向始终与速度垂直，故这个力F充当向心力，因此，只在洛伦兹力作用下，粒予的运动一定是匀速圆周运动．由有关公式可得出下列关系式：T、f的两个特点：1．T、f的大小与轨道半径R和运行速率v无关，只与磁感应强度B和粒子的荷质比有关．2．荷质比相同的带电粒于，在同样的匀强磁场中，T、f相同．【应用2】质子()和α粒子()从静止开始经相同的电压加速

5、后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，则这两粒子的动能之比凰：E1：E2＝，轨道半径之比r1：r2＝，周期之比T1：T2=．导示:动能E=qU，所以E1：E2＝1：2。半径，所以r1：r2＝1：。周期T=2π/Bq，所以T1：T2=1：2。作比的方法，在解题中经常用到，使用时应先求出要求的物理量的表达式，然后再求出要求的结果。类型一带电粒子在磁场中圆心的确定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．2已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射

6、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。【例1】如图所示，一束电子(电量为e)以速度v垂直射人磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场时，速度方向与电子原的入射方向的夹角是30°，则电子的质量是，穿过磁场的时间是。导示:电子在磁场中只受洛伦兹力作用，(重力忽略)其运动轨迹是圆的一部分。又因为洛伦兹力与速度始终垂直，故圆心在电子穿入a点和穿出b点所受洛伦兹力指向的交点处，由几何知识可知：ab弧圆心角θ=30°b为半径r，类型二带电粒子在磁场中半径的计算利用平面几何

7、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：粒子速度的偏向角（ф）等于回旋角（圆心角α），并等于AB弦与切线的夹角（弦切角θ）的2倍（如图），即ф=α＝2θ＝ωt【例2】(06天津卷)在以坐标原点为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿一x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与轴的交点处沿+方向飞出。(1)请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应

8、强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B′多大?此次粒子在磁场中运动所用时间是多少?导示:(1)由粒子的飞行轨迹，利用左手定则可知，该粒予带负电荷。粒子由A点射入，由点飞出，其速度方向改变了90°，则粒子轨迹(2)粒子从D点飞出磁场速度方向改变了60°角，故AD弧所对圆心角为6