《山东省冠县武训高级中学高三物理总复习 8.2 磁场对运动电荷的作用课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省冠县武训高级中学高三物理总复习 8.2 磁场对运动电荷的作用课件.ppt（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、8.2 8.2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用高三总复习高三总复习 选修选修3-13-12021/8/8 星期日1一、洛伦兹力一、洛伦兹力 如图，长为如图，长为L L的通电导线，的通电导线，横截面积为横截面积为S S，单位体积中含有，单位体积中含有的自由电荷数为的自由电荷数为N N，每个自由电，每个自由电荷的电荷量为荷的电荷量为q q，定向移动的平，定向移动的平均速度为均速度为v v，垂直于磁场方向放，垂直于磁场方向放入磁感应强度为入磁感应强度为B B的磁场中的磁场中导线中的电流为导线中的电流为I INqvS.NqvS.这段导线中含有的运动这段导线中含有的运动电荷数为电荷数为NLSN
2、LS（运动电荷在磁场中受到的作用力）（运动电荷在磁场中受到的作用力）导线所受安培力导线所受安培力F F安安ILBILBNqvSLB.NqvSLB.2021/8/8 星期日2一、洛伦兹力一、洛伦兹力1 1定义：定义：运动运动电荷在磁场中所受的力电荷在磁场中所受的力2 2大小大小:(1)v(1)vB B时，时，F F 0 0.(2)v(2)vB B时，时，F F qvBqvB.(3)v(3)v与与B B夹角为夹角为时，时，F FqvBsinqvBsinFqvBFqvBcos60(1/2)qvBFqvBF02021/8/8 星期日33 3方向方向(1)(1)判定方法：左手定则，伸开左手，判定方法：左
3、手定则，伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，平面内，把手放入磁场中，让磁感线让磁感线垂直穿过手心垂直穿过手心，若四指指向，若四指指向正电荷正电荷运运动的方向，那么拇指所指的方向就是动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。正电荷所受洛伦兹力的方向。(2)(2)方向特点：方向特点：F FB B，F Fv.v.即即F F垂直于垂直于B B、v v决定的平面决定的平面（3 3）由于）由于F F始终始终垂直于垂直于v v的方向，故洛伦兹力永不做功，只改变的方向，故洛伦兹力永不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小。速度的方
4、向，不改变速度的大小。注意注意四指应指向正电荷四指应指向正电荷运动方向运动方向或或负电荷负电荷运动的反方向运动的反方向v vv vF FF F(注意注意B B和和v v可以有任意夹角可以有任意夹角)2021/8/8 星期日4 方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则进行判断手定则进行判断4 4洛伦兹力与安培力的区别和联系洛伦兹力与安培力的区别和联系(1)(1)区别区别 洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力力是指通电直导线所受到的磁场力 洛伦兹力恒不
5、做功，而安培力可以做功洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功(2)(2)联系联系 安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释观解释2021/8/8 星期日5二、带电粒子在磁场中的运动（不计重力）二、带电粒子在磁场中的运动（不计重力）1 1若若v vB B，带电粒子以入射速度，带电粒子以入射速度v v做做匀速直线匀速直线运动运动2 2若若v vB B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度度v v做做匀速圆周匀速圆周运动运动3 3、基本公式、基本公式 (1)(1)向心力公式：向心力公式：(2)(
6、2)轨道半径公式：轨道半径公式：(3)(3)周期公式：周期公式：.T T与与v v、r r无关无关2021/8/8 星期日7三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动分析三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动分析1 1确定圆心的两种方法确定圆心的两种方法(1)(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轨道的圆心(如图甲所示，如图甲所示，P P为入射点，为入射点，M M为出射点为出射点)(2)(2)已知入射方向和出射点的位置
7、时，可以通过入射点作入射方向已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射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就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示，如图乙所示，P P为入射点，为入射点，M M为出射点为出射点)2021/8/8 星期日8用几何知识用几何知识(勾股定理、三角函数等勾股定理、三角函数等)求出半径大小求出半径大小2 2半径的确定半径的确定3 3、运动时间的确定、运动时间的确定偏向角偏向角()回旋角回旋角(圆心角）圆心角）弦切角弦切角=2=t.=2=t.粒子速度的偏向角粒子速度的偏向角等于回
8、旋角等于回旋角，并且等于弦切角并且等于弦切角的的2 2倍倍2021/8/8 星期日9(1)(1)直线边界直线边界4 4带电粒子在常见有界磁场区域的运动轨迹带电粒子在常见有界磁场区域的运动轨迹 粒子从同一条边界射入和射出时速度与边界夹角相等粒子从同一条边界射入和射出时速度与边界夹角相等2021/8/8 星期日10(3)(3)圆形边界圆形边界沿径向射入必沿径向射出沿径向射入必沿径向射出2021/8/8 星期日114 4带电粒子在常见有界磁场区域的运动轨迹带电粒子在常见有界磁场区域的运动轨迹(2)平行边界平行边界2021/8/8 星期日121 1长为长为L L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，
9、的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为如图所示，磁感应强度为B B，板间距离为，板间距离为L L，板不带电，板不带电一质量为一质量为m m、电荷量为、电荷量为q q带正电的粒子带正电的粒子(不计重力不计重力)，从左，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度边极板间中点处垂直磁感线以速度v v水平射入磁场，欲水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是使粒子不打在极板上，可采用的方法是()A A2021/8/8 星期日13四、带电粒子在磁场中运动的多解问题四、带电粒子在磁场中运动的多解问题1 1带电粒子带电粒子电性不确定电性不确定形成多解形成多解 相同的初速度，正、负粒子
10、在磁场中运动轨迹不同，相同的初速度，正、负粒子在磁场中运动轨迹不同，形成多解形成多解带正电，其轨迹为带正电，其轨迹为a a，如带负电，其轨迹为，如带负电，其轨迹为b b.2021/8/8 星期日142如图所示，在第如图所示，在第象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速率与一对正、负电子分别以相同速率与x轴成轴成30角的方向从原点角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为()B2021/8/8 星期日152 2磁场方向不确定磁场方向不确定形成多解形成多解 带正电粒子以速率带正电粒
11、子以速率v v垂直进入匀强磁场，如垂直进入匀强磁场，如B B垂直纸面向垂直纸面向里，其轨迹为里，其轨迹为a a，如，如B B垂直纸面向外，其轨迹为垂直纸面向外，其轨迹为b b.2021/8/8 星期日163 3临界状态不唯一形成多解临界状态不唯一形成多解 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，也可能转子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转180180从入射界面这边反向飞出，于是形成了多解从入射界面这边反向飞出，于是形成了多解2021/8/8 星期日174 4运动的周期性形成多解运动的周期
12、性形成多解 带电粒子在部分是电场，部分是磁场的空间运动时，运带电粒子在部分是电场，部分是磁场的空间运动时，运动往往具有往复性，从而形成多解如图所示动往往具有往复性，从而形成多解如图所示负电荷负电荷2021/8/8 星期日18五、五、回旋加速器回旋加速器1 1、构造：、构造：D D1 1、D D2 2是半圆金属盒，是半圆金属盒，D D形盒形盒的缝隙处接的缝隙处接交流交流电源电源D D形盒处于匀强磁形盒处于匀强磁场中场中2 2、原理、原理：利用：利用电场电场给带电粒子给带电粒子加速加速，利用利用磁场磁场使带电粒子使带电粒子偏转偏转（磁场不能（磁场不能使带电粒子加速）使带电粒子加速）（1）交变电流的
13、周期和粒子做圆周运动的周期交变电流的周期和粒子做圆周运动的周期相等相等（2）最大动能最大动能 仅由仅由D型盒半径决定型盒半径决定2021/8/8 星期日19(3)(3)加速总次数：加速总次数：加速电压的高低只影响带电粒子加速的总次数，不影响加速加速电压的高低只影响带电粒子加速的总次数，不影响加速的最大动能的最大动能回旋周数回旋周数2021/8/8 星期日20(4)(4)运行时间：运行时间：(5)(5)因为相对论效应，不能无限制加速因为相对论效应，不能无限制加速2021/8/8 星期日21六质谱仪六质谱仪1 1、构造：由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等组成、构造：由粒子源、加速电场、偏转磁
14、场和照相底片等组成2.2.加速加速3.3.偏偏转转4.4.应应用用可以准确的算出各种元素原子量可以准确的算出各种元素原子量已知已知带电带电粒子的粒子的电电荷量可以算出其荷量可以算出其质质量量在在谱线谱线上上标标出的数字是同位素的出的数字是同位素的质质量数量数2021/8/8 星期日22C2021/8/8 星期日266 6、在真空中，半径、在真空中，半径r=310r=310-2-2 m m的圆形区域内有匀强磁场，方的圆形区域内有匀强磁场，方向如图所示，磁感应强度向如图所示，磁感应强度B=0.2 TB=0.2 T，一个带正电的粒子，以初，一个带正电的粒子，以初速度速度v=10v=106 6 m/s
15、 m/s从磁场边界上直径从磁场边界上直径abab的一端的一端a a射入磁场，已知该射入磁场，已知该粒子的比荷粒子的比荷q/m=10q/m=108 8 C/kg C/kg，不计粒子重力。求：，不计粒子重力。求：(1)(1)粒子在磁粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是多少？场中做匀速圆周运动的半径是多少？(2)(2)若要使粒子飞离磁场若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时时有最大偏转角，求入射时v v方向与方向与abab的夹角的夹角及粒子的最大及粒子的最大偏转角偏转角。【答案答案】(1)510(1)510-2-2 m (2)37 74 m (2)37 742021/8/8 星期日297 7、如图
16、所示，一足够长的矩形区域、如图所示，一足够长的矩形区域abcdabcd内充满磁感应强度为内充满磁感应强度为B B，方向垂直纸面向里的匀强磁场。现从矩形区域，方向垂直纸面向里的匀强磁场。现从矩形区域adad边的中心边的中心O O处，垂直磁场射入一速度方向与处，垂直磁场射入一速度方向与adad边夹角为边夹角为3030，大小为，大小为v v0 0的的带正电的粒子。已知粒子质量为带正电的粒子。已知粒子质量为m m，电荷量为，电荷量为q q，adad边长为边长为l l，重力影响不计。重力影响不计。(1)(1)试求粒子能从试求粒子能从abab边射出磁场的边射出磁场的v v0 0的范围；的范围；(2)(2)
17、在满足粒子从在满足粒子从abab边射出磁场的条件下，粒子在磁场中运动边射出磁场的条件下，粒子在磁场中运动的最长时间是多少？的最长时间是多少？【答案答案】(1)qBl/(3m)v(1)qBl/(3m)v0 0qBl/m (2)4m/(3qB)qBl/m (2)4m/(3qB)2021/8/8 星期日309 9、一匀强磁场，磁场方向垂直于、一匀强磁场，磁场方向垂直于xOyxOy平面，在平面，在xOyxOy平面上磁场平面上磁场分布在以分布在以O O为中心的一个圆形区域内一个质量为为中心的一个圆形区域内一个质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的带电粒子，由原点的带电粒子，由原点O O开始运动初速度为
18、开始运动初速度为v v.方向沿方向沿x x轴正方轴正方向，后来粒子经过向，后来粒子经过y y轴上的轴上的P P点，此时速度方向与点，此时速度方向与y y轴的夹角为轴的夹角为3030，P P到到O O的距离为的距离为L L，如右图所示不计重力的影响，求磁，如右图所示不计重力的影响，求磁场的磁感应强度场的磁感应强度B B的大小和的大小和xOyxOy平面上磁场区域的半径平面上磁场区域的半径R R.2021/8/8 星期日321010、两个宽度为、两个宽度为d d的有界磁场区域磁感应强度都为的有界磁场区域磁感应强度都为B B，方向如，方向如图所示，不考虑左右磁场相互影响且有理想边界一带电质图所示，不考
19、虑左右磁场相互影响且有理想边界一带电质点质量为点质量为m m，电量为，电量为q q的正电荷，以一定的初速度的正电荷，以一定的初速度v v0 0从边界外从边界外侧垂直磁场方向射入磁场，入射方向与侧垂直磁场方向射入磁场，入射方向与CDCD成成角若带电质角若带电质点经过两磁场区域后又以与初速度方向相同的速度出射求点经过两磁场区域后又以与初速度方向相同的速度出射求初速度的最小值以及经过磁场区域的最长时间初速度的最小值以及经过磁场区域的最长时间(重力不计重力不计)2021/8/8 星期日332021/8/8 星期日342021/8/8 星期日352021/8/8 星期日362021/8/8 星期日372
20、021/8/8 星期日399、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/11/272022/11/272022/11/2711/27/2022 8:07:24 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/11/272022/11/272022/11/27Nov-2227-Nov-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/11/272022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/11/272022/11/272
21、022/11/272022/11/2711/27/202214、他乡生白发，旧国见青山。27 十一月 20222022/11/272022/11/272022/11/2715、比不了得就不比，得不到的就不要。十一月 222022/11/272022/11/272022/11/2711/27/202216、行动出成果，工作出财富。2022/11/272022/11/2727 November 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/279、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/1
22、1/272022/11/27Sunday,November 27,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/11/272022/11/272022/11/2711/27/2022 8:07:24 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/11/272022/11/272022/11/27Nov-2227-Nov-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/11/272022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/11/272022/11
23、/272022/11/272022/11/2711/27/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。27 十一月 20222022/11/272022/11/272022/11/2715、楚塞三湘接，荆门九派通。十一月 222022/11/272022/11/272022/11/2711/27/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/11/272022/11/2727 November 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/279、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/11/272022
24、/11/27Sunday,November 27,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/11/272022/11/272022/11/2711/27/2022 8:07:24 AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/11/272022/11/272022/11/27Nov-2227-Nov-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/11/272022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11
25、/2711/27/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。27 十一月 20222022/11/272022/11/272022/11/2715、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。十一月 222022/11/272022/11/272022/11/2711/27/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/11/272022/11/2727 November 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/27MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉2021/8/8 星期日40