2012高考总复习物理课件28磁场对运动电荷的作用

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1、1课时28磁场对运动电荷的作用2考点一　洛伦兹力►基础梳理◄1．定义：磁场对运动电荷的作用力．2．大小：F＝qvBsinθ.当B∥v时，电荷不受洛伦兹力；当B⊥v时，电荷所受洛伦兹力最大，F洛＝Bqv.33．方向：F、v、B满足左手定则．F垂直v、B所决定的平面．4．特点：洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方向，而不改变速度的大小，所以洛伦兹力不做功．4►疑难详析◄1.洛伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力是安培力的微观实质，安培力是洛伦兹力的宏观体现．2．电场力和洛伦兹力：电场力是电场对电荷的作用力，电荷可以是运动的，也可以是静止的，其大小、方向与电场力的特征量

2、E和带电粒子特征量q有关；洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，电荷必须是运动的，且在磁场的垂直方向须有运动分量，其大小、方向与磁场特征量B和带电粒子特征量q、v有关．5电场力可以对电荷做正功、负功或不做功；而洛伦兹力总是不做功的．6►深化拓展◄为什么洛伦兹力不做功一个力与速度方向如果始终垂直，则这个力对该物体始终不做功．由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，洛伦兹力对运动电荷永不做功，即洛伦兹力不能改变速度的大小和动能大小，仅能够改变运动电荷的速度方向．7考点二带电粒子(不计重力)在匀强磁场中的运动►基础梳理◄带电粒子(不计重力)在匀强磁场中有三种典型的运动：1．运动

3、方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力作用，做匀速直线运动．82．运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力.(1)轨道半径：R＝mv/qB(2)周期：T＝2πm/qB3．运动方向与磁场方向既不平行也不垂直时，带电粒子在磁场中做等半径、等螺距的螺旋线运动．9►疑难详析◄1．研究带电粒子在磁场中的匀速圆周运动的关键是圆心、半径、运动时间的确定．在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动的带电粒子，不论沿顺时针方向还是逆时针方向，均具有四个重要特点：(1)圆心的确定已知带电粒子在圆周中某两点的速度方向时(一般是射入点和射出点)，沿洛伦兹力方向画出两条速度的垂线，这两条垂线

4、相交于一点，该点即为圆心．10图1(2)半径的确定一般应用几何知识来确定．11(3)运动时间：(4)粒子在磁场中运动的角度关系：粒子的速度偏向角(φ)等于回旋角(α)，并等于AB弦与切线的夹角(弦切角θ)的2倍，即φ＝α＝2θ＝ωt；相对的弦切角(θ)相等，与相邻的弦切角(θ′)互补，即θ′＋θ＝180°.如图1所示．122．带电粒子在匀强磁场中和匀强电场中的运动特征两种方式都可以使带电粒子发生偏转．带电粒子在匀强电场中的运动是匀变速运动，其轨迹是抛物线(若运动方向与电场方向不平行)；带电粒子在匀强磁场中的运动是变加速运动，其轨迹是圆弧(若运动方向与磁场方向不平行)．

5、133．由轨道半径：R＝mv/qB，周期：T＝2πm/qB可知：T与v、R无关；只与磁感应强度、荷质比有关．故有结论：荷质比相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中，T、f和ω相同．14►深化拓展◄带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于多种因素的影响，常使问题形成多解．多解形成的原因有哪些？一般包含下述几个方面：(1)带电粒子电性不确定而形成多解．受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电荷，也可能带负电荷，在相同的初速度下，正、负粒子在磁场中运动轨道不同，会形成双解．15(2)磁场方向不确定而形成多解．有些题目只告诉了磁感应强度的大小，而未具体指出磁感应强度的方向，此时必

6、须考虑磁感应强度的方向不确定而形成的多解．(3)临界状态不惟一而形成多解．带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转过180°从入射界面这边反向飞出．16(4)运动的重复性而形成多解．带电粒子在部分是电场、部分是磁场的空间中运动时，运动往往具有往复性，因而形成多解．17题型一　带电粒子在匀强磁场中的运动图218[例1]如图2所示，在真空中半径r＝3.0×10－2m的圆形区域内，有磁感应强度B＝0.2T，方向如图的匀强磁场，一批带正电的粒子以初速度v0＝1.0×106m/s，从磁场边界上直径ab的一端a沿着各个方向射

7、入磁场，且初速度方向与磁场方向都垂直，该粒子的比荷为q/m＝1.0×108C/kg，不计粒子重力．求：19(1)粒子的轨迹半径；(2)粒子在磁场中运动的最长时间；(3)若射入磁场的速度改为v0＝3.0×105m/s，其他条件不变，试用斜线画出该批粒子在磁场中可能出现的区域．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)2021(2)由于R＞r，要使粒子在磁场中运动的时间最长，则粒子在磁场中运动的圆弧所对应的弧长最长，从图3甲中可以看出，以直径ab为弦、R为半径所作的圆周，粒子运动时间最长，22(3)R′＝＝1.5×10－2m，粒子在磁场中可能出现的区