2013届高考物理第一轮专题复习教案 磁场对运动电荷的作用

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1、第2课时　磁场对运动电荷的作用导学目标1.会计算带电粒子在磁场中运动时受的洛伦兹力，并能判断其方向.2.掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题．一、洛伦兹力的大小和方向[基础导引]在图1所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．图1[知识梳理]1．洛伦兹力的定义：磁场对____________的作用力．2．洛伦兹力的大小F＝____________，θ为v与B的夹角．如图2所示．(1)当v∥B时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F＝______.图2

2、(2)当v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力F＝________.(3)静止电荷不受洛伦兹力作用．3．洛伦兹力的方向(1)左手定则(2)方向特点：F垂直于________决定的平面，即F始终与速度方向垂直，故洛伦兹力__________．1．怎样用左手定则判断负电荷所受洛伦兹力的方向？2．洛伦兹力与安培力有怎样的联系？二、带电粒子在匀强磁场中的运动[基础导引]试画出图3中几种情况下带电粒子的运动轨迹．-15-图3[知识梳理]1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做____________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_______

3、_____运动．(1)向心力由洛伦兹力提供：qvB＝__________＝__________；(2)轨道半径公式：R＝；(3)周期：T＝＝(周期T与速度v、轨道半径R无关)；(4)频率：f＝＝；(5)角速度：ω＝＝__________.：根据公式T＝，能说T与v成反比吗？三、带电粒子在匀强磁场中运动的应用[知识梳理]1．质谱仪(1)构造：如图4所示，由粒子源、____________、__________和照相底片等构成．图4(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

4、关系式qvB＝____________.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＝________，m＝________，＝____________.2．回旋加速器(1)构造：如图5所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接______电源．D形盒处于匀强磁场中．[ks5u.com]图5(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期________，粒-15-子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由qvB＝，得Ekm＝__________，可见粒子获得的最大动能由_______________

5、_和D形盒________决定，与加速电压________．特别提醒　这两个实例都应用了带电粒子在电场中加速，在磁场中偏转(匀速圆周运动)的原理.考点一　洛伦兹力与电场力的比较考点解读1．洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向确定的平面．(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．2．洛伦兹力与电场力的比较对应力内容项目洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件v≠0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力作用大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向

6、与场方向的关系一定是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何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力为零时场的情况F为零，B不一定为零F为零，E一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向特别提醒　洛伦兹力对电荷不做功；安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功；电场力对电荷可做正功，可做负功，也可不做功．典例剖析-15-例1　在如图6所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场

7、，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为θ(不计粒子的重力)，问：图6(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？ks5u.com思维突破　电荷在匀强电场和匀强磁场中的运动规律不同．运动电荷穿过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．图7跟踪训练1　一个带正电的小球沿光滑绝缘的桌面向右运动，速度方向垂直于