第八篇 第2讲 磁场对运动电荷的作用.ppt

图8－2－12 【变式跟踪3】 如图8－2－12所示，M\，N为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值．静止的带电粒子带电荷量为＋q，质量为m(不计重力)，从点P经电场加速后，从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，CD为磁场边界上的一绝缘板，它与N板的夹角为θ＝45°，孔Q到板的下端C的距离为L，当M\，N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，求： 1．三步解决带电粒子在有界磁场中的运动问题 (1)定圆心，画轨迹 (2)找几何关系，确定物理量 (3)画动态圆，定临界状态． 2．解决带电粒子在磁场中的临界问题的关键 解决此类问题，关键在于 (1)运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态． (2)根据粒子的速度方向找出半径方向，同时由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心，建立几何关系． 借题发挥 (3)巧记 带电粒子在不同边界磁场中运动的几种常见情况： ①直线边界：进出磁场具有对称性，如图8－2－9所示． 图8－2－9 ②平行边界：存在临界条件，如图8－2－10所示． 图8－2－10 ③圆形边界：沿径向射入必沿径向射出，如图8－2－11所示． 图8－2－11 考情分析： 对我省近三年的高考试题分析可知，对带电粒子在匀强磁场中的运动的考查是3年3考，是高频考点． 高考题型：有选择题，也有计算题． 命题趋势：2014高考，预计仍以带电粒子在有界磁场中的运动及临界问题为主． 命题热点7 带电粒子在匀强磁场中的运动 命题专家评述 易失分点： (1)不会根据洛伦兹力的方向或轨迹弦的中垂线确定轨迹圆心从而画错草图； (2)不能根据题意确定临界情况(轨迹与边界相切或经过特定点等)； (3)对于从同一点射出的速度大小相同、方向不同的粒子问题，不会抓特征粒子解决问题． 阅卷老师叮咛 应对策略 1．带电粒子在匀强磁场中运动问题的一般解题步骤 (1)分析磁场的边界条件，结合粒子进出磁场的条件画出带电粒子运动轨迹，确定圆心．根据几何关系求解半径、圆心角等． (2)根据洛伦兹力提供向心力建立动力学方程，分析已知量和未知量的关系． (3)求解未知量，并进行必要的分析验证． (1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切． (2)当速率v一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长． (3)当速率v变化时，圆心角大的，运动时间长，解题时一般要根据受力情况和运动情况画出运动轨迹的草图，找出圆心，根据几何关系求出半径及圆心角等． 2．理解并熟记下面三个结论： (多选)(2012·江苏卷，9)如图8－2－13所示，MN是磁感应强度为B的匀强磁场的边界．一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从O点射入磁场．若粒子速度为v0，最远能落在边界上的A点．下列说法正确的有 (　　)． 高考佐证 图8－2－13 答案　BC 【预测】 如图8－2－14所示，在坐标系第一象限内有正交的匀强电、磁场，电场强度E＝1.0×103 V/m，方向未知，磁感应强度B＝1.0 T，方向垂直纸面向里；第二象限的某个圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场B′(图中未画出)．一质量m＝1×10－14 kg、电荷量q＝1×10－10 C的带正电粒子以 图8－2－14 某一速度v沿与x轴负方向成60°角的方向从A点进入第一象限，在第一象限内做直线运动，而后从B点进入磁场B′区域．一段时间后，粒子经过x轴上的C点并与x轴负方向成60°角飞出．已知A点坐标为(10，0)，C点坐标为(－30，0)，不计粒子重力． (1)判断匀强电场E的方向并求出粒子的速度v. (2)画出粒子在第二象限的运动轨迹，并求出磁感应强度B′. (3)求第二象限磁场B′区域的最小面积． 解析　(1)粒子在第一象限内做直线运动，速度的变化会引起洛伦兹力的变化，所以粒子必做匀速直线运动．这样，电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，电场E的方向与微粒运动的方向垂直，即与x轴正向成30°角斜向右上方． (3)由图可知，B、D点应分别是粒子进入磁场和离开磁场的点，磁场B′的最小区域应该分布在以BD为直径的圆内．由几何关系得BD＝20 cm，即磁场圆的最小半径r＝10 cm，所以，所求磁场的最小面积为S＝πr2＝3.14×10－2 m2 洛伦兹力的特点及应用 1．(单选)(2013·六安模拟)带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图8－2－15所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将 (　　)． 图8－2－