2019-2020年高三物理一轮复习 03 磁场对运动电荷的作用导学案

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1、2019-2020年高三物理一轮复习03磁场对运动电荷的作用导学案【课题】磁场对运动电荷的作用【导学目标】1．理解洛伦兹力的概念及洛伦兹力与安培力的关系；2．理解带电粒子的v⊥B时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动；3．会处理带电粒子在有界磁场中运动的有关问题；【导入】一、磁场对运动电荷的作用——洛仑兹力1、洛仑兹力的大小:f＝Bqv（v与B垂直）2、洛仑兹力的方向:用左手定则注意：洛仑兹力与安培力的关系：（1）洛仑兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛仑兹力的宏观表现．（2）洛仑兹力恒不做功，但安培力

2、却可以做功．二、带电粒子在匀强磁场中运动1、若v∥B，带电粒子以速度v做匀速直线运动．（此情况下洛仑兹力f＝0）2、若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动．①、向心力由洛仑兹力提供____________．②、轨道半径公式：R=___________；③、周期:T=____________三、带电粒子做匀速圆周运动的分析方法：1、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，可以通过入射点作

3、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2、半径的确定和计算：（1）利用平面几何关系，求出该圆的可能半径（或圆心角）．（2）注意以下重要的几何特点：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.3、运动时间的确定:（1）直接根据公式t=s/v或t=α/ω求出运动时间t；（2）粒子在磁场中运动时间的确定:利用回旋角（即圆心角α）与弦切角的关系，或者利用四边形内角和等于360°,计算出圆心角α的大小，由公式t=αT/360°,可求出

4、粒子在磁场中的运动时间。注意：圆周运动中有关对称规律：如从同一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内．沿径向射入的粒子，必沿径向射出等等。【导研】[例1]（1）在磁感应强度B的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线。若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷，每个电荷的电量为q。则每个电荷所受的洛伦兹力f＝____，该段导线所受的安培力为F＝______。（2）一段粗细均匀的导体长为L，横截面积为S，如图所示，导体单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，通电后，电子定向运动的速度大小为v．若在垂直导

5、体的方向上加一个空间足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，试根据导体所受安培力推导出导体中某一自由电子所受的洛伦兹力大小的表达式．[例2]如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹向下偏，则()A．导线中的电流从A流向BB．导线中的电流从B流向AC．若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关[例3]如下图所示，正方形容器处于匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中，一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，容器处于真空中，则

6、下列结论中正确的是(　　)A．从两孔射出的电子速率之比vc∶vd＝2∶1B．从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比tc∶td＝1∶2C．从两孔射出的电子在容器中运动的角速度之比ωc∶ωd＝2∶1D．从两孔射出的电子在容器中运动的加速度大小之比ac∶ad＝∶1[例4]如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)．则下列说法正确的是(　　)A．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短B．若v一定，θ越大，则粒子在离开磁场

7、的位置距O点越远C．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大D．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短[例5]如图所示，直线MN上方有垂直纸面向外的足够大的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，正、负电子同时从O点以与MN成300角的相同速度v射入该磁场区域(电子质量为m，电量为e)，经一段时间后从边界MN射出。求：(1)它们从磁场中射出时，出射点间的距离；(2)它们从磁场中射出的时间差。[例6]如图所示，一带正电的质子从O点以速度v0垂直极板射入，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，已知两板之间距离为d，板长为d，O点是板的正中

8、间，为使质子能从两板间射出，试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子的带电量为e，质量为m)．【导练】1、质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速度率经小孔S垂直