第25讲　正文公开课.docx

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1、全品选考复习方案 物理 浙江省第25讲 磁场对运动电荷的作用/理清脉络自测判断/知识自查必备【知识总览】电荷在磁场中的受力勺运动运动的临界问题两种思路两种方法方向T左手定那么| = qu8（遴直于8） 大小（= qvBsinS（u 不垂直于 B）洛伦兹力（洛伦兹力的方向垂直于涛口 8组成的平面，洛伦兹力永远与速度方向垂直洛伦兹力对电荷不做功洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度大小直线边界磁场:粒子进、出磁场有对称性 在有界匀强磁场的运动平行边界磁场:存在临界条件、圆形边界:对圆心与不对圆心（带电粒子电性不确定运动的多解问题磁场方向不确定临界状态不唯一I运动具有周期性【区分明理】（1）带电粒子在磁

2、场中运动时一定会受到磁场力的作用.（）（2）洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直.（）（3）根据公式7专,带电粒子在匀强磁场中的运动周期厂与v成反比.（）（4）粒子在只受洛伦兹力作用时运动的速度不变.（）（5）由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也可能做功.（）（6）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷有关.（）、考点互动探究/明确考向精讲神/考点一洛伦兹力的理解与计算考向一洛伦兹力的理解与计算例1如图25-1所示,在竖直绝缘的平台上，一个带少量正电荷的小球以水平速度4抛出，落在地面上 的4点.假设加一垂直于纸面向里的匀强磁场，那么小球的

3、落点（）、%1A图 25-1A.仍在4点B.在4点左侧C.在4点右侧D.无法确定变式题如图25-2所示，在一通有恒定电流的长直导线的右侧,有一带正电的粒子以初速度4沿平行 于导线的方向射出.假设粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计，现用虚线表示粒子的运动轨迹,虚线上 某点所画有向线段的长度和方向表示粒子经过该点时的速度大小和方向,那么如图25-3所示的图中可 能正确的选项是 （）图 25-3考向二洛伦兹力与电场力的比拟洛伦兹力电场力产生条件力0且v不与8平行电荷处在电场中大小F=qvB( vA. B)F=qE力方向与 场 方向的关 系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

4、情况下都不做功可能做功,也可能不做功只改变电荷的速度方向,不改变速度大作用效果既可以改变电荷的速度大小，也可以改变速度的方向小例2 （多项选择）假设自然界存在只有一个磁极的单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布，与正点电荷的电 场线分布相似，如图254所示.在空间中的P点仅存在磁单极子N或正点电荷Q一带电小球q在P 点附近的水平面内做匀速圆周运动，以下判断正确的选项是（）A.假设小球q带正电，那么P点一定是正点电荷Q且运动轨迹的圆心在P点下方B.假设小球g带负电，那么P点一定是正点电荷Q且运动轨迹的圆心在P点上方C.假设小球g带正电，那么P处一定是磁单极子N,且小球,一定沿顺时针方向运动（俯视）

5、D.假设小球q带负电，那么P处一定是磁单极子N,且小球9一定沿逆时针方向运动（俯视）考点二 带电粒子在有界匀强磁场中的运动考向一直线边界磁场粒子进、出磁场具有对称性（如图25 -5所示）.图甲中粒子在磁场中运动的时间 可端图乙中粒子在磁场中运动的时间/（14）七（14）詈:喑”；图丙中粒子在磁场中运动的时间t7窄.7T b（l例3 （多项选择）如图25 所示，一单边有界磁场的边界上有一粒子源,以与水平方向成等的不同速率向磁场中射入两个相同的粒子1和2,粒子1经磁场偏转后从边界上/点出磁场，粒子2经磁场偏转后从边界上8点出磁场,。4=/8那么（）图25七A.粒子1与粒子2的速度之比为1:2B.粒

6、子1与粒子2的速度之比为1 4C.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1:1D粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1:2考向二平行边界平行边界存在临界条件（如图25 -7所示）.d=2R2 d=Rsin 0 d=R(l+cos。出K(1-cos 0甲7.丙丁25-7图甲中粒子在磁场中运动的时间人笔上吊二事 Dq l uq图乙中粒子在磁场中运动的时间t端;图丙中粒子在磁场中运动的时间上（14）7=（1）膏书罗；图丁中粒子在磁场中运动的时间中唔例4 （多项选择）如图25 -8所示，在平面的第一象限内存在方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为8的匀强磁场.一带电粒子从y轴上的例点射入磁场，速度方向

7、与y轴正方向的夹角6=45。.粒子经过磁场偏转后在/V点（图中未画出）垂直穿过x轴.。用:a粒子电荷量为q,质量为切重力不计，那么（）A.粒子带负电荷B君子速度大小为半 m（:粒子在磁场中运动的轨道半径为aD./V与。点相距（或，l）d变式题如图25-9所示,在空间中有一坐标系O要其第一象限内充满着两个匀强磁场区域I和n,直 线OP是它们的边界.区域I中的磁感应强度为日方向垂直于纸面向外;区域n中的磁感应强度为28 方向垂直于纸面向里.边界上的P点坐标为（4430-质量为m、电荷量为g的带正电粒子从P点平 行于y轴负方向射入区域I,经过一段时间后，粒子恰好经过原点。忽略粒子重力，sin 37

8、-0.6,cos 37。力.8.以下说法中正确的选项是（）xxxJIxxxx/ XXXXXX次XXX 1XB图259A.该粒子一定沿y轴正方向从。点射出B.该粒子射出时与y轴正方向夹角可能是74C.该粒子在磁场中运动的最短时间仁需3U（/DD.该粒子运动的可能速度为1/二镖（=123,.）考向三圆形边界例5如图25-10所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度1/从力点沿直 径408方向射入磁场，经过时间从U点射出磁场QU与成60。角.现将带电粒子的速度变为* 仍从4点沿原方向射入磁场，不计重力，那么粒子在磁场中的运动时间变为（）图 25-10B.2A1C汐D.3At变式

9、题如图25-11所示，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，为磁场边界上的一点.大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同的方向射入磁场，粒子射入速率为刈 时,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;粒子射入速率为唳时,相应的出射点分布在 三分之一圆周上.不计重力及带电粒子之间的相互作用，那么也；W为图 25-11A.V3 :2 B.V2 ; 1 C.V3 ; 1 D.3 ；V2技巧点拨找圆心、求半径、确定转过的圆心角的大小是解决这类问题的前提，确定轨道半径和给定的几何量之间的关系是解题的基础,建立运动时间1和转过的圆心角边间的关系是解题的关键.考点三带电粒子在磁

10、场中运动的临界问题在有界磁场中求解临界、极值问题的两思路、两方法两种思路以定理、定律为依据，求出所研究问题的Tm 律和一般解的形式，然后再分析，讨论临界特殊 规律和特殊解直接分析、讨论临界状态，找出性界条件，从而 通过临界条件求出临界值物理方法- -数学方法利用临界条件求极值；两种方法两种方法 利用问题的边界条件求极值； 利用矢量图求极值;|利用三角函数求极值;_利用二次方程的判别式求极值； 利用不等式的性质求极值； 利用图惇法、等效法、数学归纳法等求极值例6为研究某种材料的荧光特性兴趣小组的同学设计了如图25-12所示装置:让质子由静止经过M、/V两金属板之间的电场加速后，进入有界匀强磁场，

11、磁场的宽度/ =0.25 m,磁感应强度大小 5-0.01 T,以出射小孔。为原点，水平向右为正方向建立x轴，在0.4 mx0.6 m区域的荧光屏上涂 有荧光材料.(质子的质量6=1.6x10-27 kg,电荷量q=L6xlO-i9 C,进入电场时的初速度可忽略) (1)要使质子能打在荧光屏上,加速电压的最小值是多少？(2)当质子打中荧光屏的动能超过288 eV时，可使荧光材料发光.对于不同的加速电压,荧光屏上能够 发光的区域长度是多少？B LI . 二 L 二2I f -in6 % I M 1W图 25-12变式题2020温州模拟如图25-13所示为一离子收集装置/Q为收集区域,O=PQ=/

12、.现让电荷量均为十“质量不同的离子从装置下方的S小孔飘入电势差为4的加速电场,然后依次经过S、O小孔,沿着与。户边界垂直的方向进入磁感应强度为8的匀强磁场中，最后打在PQ收集区域，匀强磁场 方向垂直于纸面向外.某次收集时发现/Q左侧怒域分/损坏，无法收集离子,但右根耳区域A/Q仍能正 常收集离子.在适当调节加速电压后，原本打在V区域的离子即可在/VQ区域进行收集.离子的重力 及离子间的相互作用均忽略不计：(1)求原本打在PQ中点的离子质量m,(2)为使原本打在 中点的离子能打在/VQ区域，求加速电压的取值范围；(3)只调节一次后，使沿垂直于OP方向入射打在P点的粒子打到了 /V点，再通过不断调

13、节离子入射 的方向，也能使原本打在”/区域的所有离子在A/Q区域得到收集，当入射方向与垂直于。方向的夹 角从0缓慢调节到恰好完成全部离子的收集，求cos傲值.图 25-13例7 2020宁波模拟如图25-14所示在半径为/?的半圆形区域内存在垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场强弱可以改变，直径Q处放有一层极薄的粒子接收板.放射源S放出的a粒子向纸面内各个方 向均匀发射,速度大小均为a粒子质量为6,电荷量为q.(1)假设8器,放射源S位于圆心。点正上方的圆弧上，试求粒子接收板能接收到粒子的长度.Qn(2)假设8假设，把放射源从Q点沿圆弧逐渐移到P点的过程中,那么放射源在圆弧上什么范围移动时，。点 能

14、接收到a粒子？(3)假设81需，把放射源从Q点沿圆弧逐渐移到P点的过程中,那么放射源在圆弧上什么范围移动时，直 径上位于。点右侧g距离的。点能接收到a粒子？图 25-14变式题2020台州模拟如图25-15所示，在平面直角坐标系x轴的上方(274主心2.74%20)区 域内存在着匀强磁场，磁感应强度为8在空间(x二弓3/弓切处有一粒子源月能向平面内各个方向发 射质量为6、带电荷量为-4速度为4的带电粒子.(3喈,答案涉及位置或长度的均用8表 示).(1)求x轴上能接收到粒子的区域长度6；(2)求x轴上能被不同角度射出的两个粒子打中的区域长度3(3)假设在x轴的正半轴上铺设挡板，且粒子源P打出的局部粒子恰好垂直打在挡板上并反弹，每次反弹 后速度方向相反,大小为原来的|,求这些粒子出磁场时的纵坐标y及粒子在磁场中运动的时间.图 25-15