2018届二轮复习磁场和带电粒子在磁场和复合场中的运动课件（11张）（全国通用） 11页

5. 磁场和带电粒子在 磁场 和 复合场中的运动 - 2 - 必查点 22 必查点 23 必查点 24 匀强磁场中的安培力 ( Ⅱ ) (1) 磁场 : 磁场是磁极 ( 电流 ) 周围存在的一种特殊物质。磁场对放入其中的磁极 ( 电流 ) 有磁场力的作用。磁场是媒介物 , 磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。 (2) 安培力 : 磁场对电流的作用 ,F=BIL, 式中 F 、 B 、 I 要两两垂直、 L 为导线的有效长度。闭合通电线圈在匀强磁场中所受的安培力的矢量和为零。 ① 左手定则判断安培力的方向 : 伸开左手 , 使大拇指跟其余四个手指垂直 , 并且都跟手掌在一个平面内。把手放入磁场中 , 让磁感线垂直穿入手心 , 并使伸开的四指指向电流的方向 , 那么大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 - 3 - 必查点 22 必查点 23 必查点 24 ② 求解通电导体在磁场中的平衡或加速 , 关键是画好平面受力分析图 , 变三维为二维 , 注意 F ⊥ B,F ⊥ I, 即 F 垂直于 B 和 I 所决定的平面。 ③ 安培力做正功 , 电能转化为机械能 ( 电动机原理 ); 安培力做负功 ( 或克服安培力做功 ), 机械能或其他形式的能量转化为电能 ( 发电机原理 ) 。安培力做了多少功 , 就有多少电能和其他形式的能发生转化。 - 4 - 必查点 22 必查点 23 必查点 24 洛伦兹力公式 ( Ⅱ ) (1) 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 , 当 v ∥ B 时 ,F=0; 当 v ⊥ B 时 ,F=qvB 。洛伦兹力垂直于 B 与 v 所决定的平面 , 方向利用左手定则判定。只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用 , 静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为 0 。 (2) 由于 F 垂直于 v, 故洛伦兹力只改变速度的方向 , 不改变速度的大小 , 洛伦兹力对带电粒子不做功。 - 5 - 必查点 22 必查点 23 必查点 24 带电粒子在匀强磁场中的运动 ( Ⅱ ) 1 . 带电粒子的运动规律 若 v ∥ B, 带电粒子不受洛伦兹力 , 则带电粒子做匀速直线运动。若带电粒子垂直进入匀强磁场 , 则做匀速圆周运动。 2 . 带电粒子做圆周运动问题 (1) 圆心确定 : 因洛伦兹力指向圆心且与运动速度方向垂直 , 画出粒子运动轨迹中任意两点洛伦兹力的方向 , 其延长线的交点即为圆心。 (2) 半径确定 : 一般是利用几何知识 , 解三角形求解。 (3) 时间确定 : 利用圆心角与弦切角的关系计算圆心角大小 , 由 t= T 可求得带电粒子在磁场中的运动时间。 - 6 - 必查点 22 必查点 23 必查点 24 3 . 注意圆周运动中有关对称的规律。 从直线边界射入的粒子 , 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。 - 7 - 1 2 1 .( 多选 ) 右图为圆柱形区域横截面 , 在没有磁场的情况下 , 带电粒子 ( 不计重力 ) 以某一初速度沿截面直径方向入射时 , 穿过此区域的时间为 t; 若该区域加沿轴线方向的匀强磁场 , 磁感应强度为 B, 带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射 , 粒子飞出此区域时 , 速度方向偏转了 。根据上述条件可求得的物理量有 ( 　　 ) A . 带电粒子的初速度 B . 带电粒子在磁场中运动的半径 C . 带电粒子在磁场中运动的周期 D . 带电粒子的比荷 CD - 8 - 1 2 - 9 - 1 2 2 .(2017 湖南衡阳联考 )“ 太空粒子探测器 ” 是由加速装置、偏转装置和收集装置三部分组成的 , 其原理可简化如图所示 , 辐射状的加速电场区域边界为两个同心圆 , 圆心为 O, 外圆的半径 R 1 =2 m , 电势 φ 1 =50 V , 内圆的半径 R 2 =1 m , 电势 φ 2 =0, 内圆内有磁感应强度大小 B=5×10 -3 T 、方向垂直纸面向里的匀强磁场 , 收集薄板 MN 与内圆的一条直径重合 , 收集薄板两端 M 、 N 与内圆间各存在狭缝。假设太空中漂浮着质量 m=1.0×10 -10 kg 、电荷量 q=4×10 -4 C 的带正电粒子 , 它们能均匀地吸附到外圆面上 , 并被加速电场从静止开始加速 , 进入磁场后 , 发生偏转 , 最后打在收集薄板 MN 上并被吸收 ( 收集薄板两侧均能吸收粒子 ), 不考虑粒子相互间的碰撞和作用。 - 10 - 1 2 (1) 求粒子刚到达内圆时速度的大小 ; (2) 以收集薄板 MN 所在的直线为轴建立如图的平面直角坐标系。分析外圆哪些位置的粒子将在电场和磁场中做周期性运动。指出该位置并求出这些粒子运动一个周期内在磁场中所用时间。 - 11 - 1 2