磁场对运动电荷的作用

名师大讲堂·2013高考总复习《物理》磁场对运动电荷的作用名师大讲堂·2013高考总复习《物理》一、洛伦兹力与电场力相比较 洛伦兹力 电场力 性质 磁场对在其中运动的电荷有作用力(v不平行于B) 电场对放入其中的电荷有作用力 产生条件 磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷不受洛伦兹力 电场中的电荷无论静止，还是运动都要受到电场力 方向 (1)方向由电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，方向之间关系遵循左手定则(2)洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不一定垂直) (1)方向由电荷正负、电场方向决定(2)正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反 大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE 做功情况 一定不做功 可能做正功，可能做负功，也可能不做功名师大讲堂·2013高考总复习《物理》二、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 1．圆心的确定(1)基本思路：与速度方向垂直的直线和圆中弦的中垂线一定过圆心．(2)两种情形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(如图所示右图中P为入射点，M为出射点)．名师大讲堂·2013高考总复习《物理》②已知入射点和出射点的位置时，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，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如右图，P为入射点，M为出射点)．③带电粒子在不同边界磁场中的运动a．直线边界(进出磁场具有对称性，如下图)名师大讲堂·2013高考总复习《物理》b．平行边界(存在临界条件，如下图)c．圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如下图)名师大讲堂·2013高考总复习《物理》2．半径的确定用几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小．3．运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间由下式表示：t＝eq\f(α,360°)T(或t＝eq\f(α,2π)T).名师大讲堂·2013高考总复习《物理》图8－2－11带电粒子在直线边界磁场中的运动问题【例1】如图所示，在一底边长为2a，θ＝30°的等腰三角形区域内(D在底边中点)，有垂直纸面向外的匀强磁场．现有一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从D点垂直于EF进入磁场，不计重力与空气阻力的影响．(1)若粒子恰好垂直于EC边射出磁场，求磁场的磁感应强度B为多少？(2)改变磁感应强度的大小，粒子进入磁场偏转后能打到ED板，求粒子从进入磁场到第一次打到ED板的最长时间是多少？名师大讲堂·2013高考总复习《物理》解析：(1)依题意，粒子经电场加速射入磁场时的速度为v由动能定理qU＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2qU,m))①粒子在磁场中做匀速圆周运动，其圆心在E点，如图所示，半径r1＝a②由洛伦兹力提供向心力：qvB＝meq\f(v2,r1)③由①②③式得：B＝eq\f(1,a)eq\r(\f(2mU,q)).名师大讲堂·2013高考总复习《物理》(2)粒子速率恒定，从进入磁场到第一次打到ED板的轨迹与EC边相切时，路程最长，运动时间最长，如图，设圆周半径为r2由图中几何关系：r2＋eq\f(r2,sinθ)＝a，得：r2＝eq\f(1,3)a④最长时间t＝eq\f(πr2,v)⑤由以上各式联立得：t＝eq\f(πa,3)eq\r(\f(m,2qU)). 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ：(1)eq\f(1,a)eq\r(\f(2mU,q))　(2)eq\f(πa,3)eq\r(\f(m,2qU))名师大讲堂·2013高考总复习《物理》 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 提炼：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法——三步法(1)画轨迹：即画出轨迹，并确定圆心，几何方法求半径．(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系．(3)用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式．名师大讲堂·2013高考总复习《物理》如图所示，L1和L2为两条平行的虚线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向外的磁感应强度相同的匀强磁场，A、B两点都在L1上．带电粒子从A点以初速v斜向下与L1成45°角射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向下，且方向与A点方向相同．不计重力影响，下列说法中正确的是(　　)A．该粒子一定带正电B．该粒子一定带负电C．若将带电粒子在A点时初速度变大(方向不变)，它仍能经过B点D．若将带电粒子在A点时初速度变小(方向不变)，它不能经过B点名师大讲堂·2013高考总复习《物理》解析：无论是带正电还是带负电粒子都能到达B点，画出粒子运动的轨迹，正粒子在L1上方磁场中运动eq\f(1,4)T，在L2下方磁场中运动eq\f(3,4)T，负粒子在L1上方磁场中运动eq\f(3,4)T，在L2下方磁场中运动eq\f(T,4)，T＝eq\f(2πm,Bq)速度变化不影响粒子经过B点，选C.答案：C名师大讲堂·2013高考总复习《物理》带电粒子在圆形边界磁场内运动问题【例2】如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.10T，磁场区域半径r＝eq\f(2,3)eq\r(3)m，左侧区圆心为O1，磁场向里，右侧区圆心为O2，磁场向外．两区域切点为C.今有质量m＝3.2×10－26kg.带电荷量q＝1.6×10－19C的某种离子，从左侧区边缘的A点以速度v＝106m/s正对O1的方向垂直磁场射入，它将穿越C点后再从右侧区穿出．求：名师大讲堂·2013高考总复习《物理》(1)该离子通过两磁场区域所用的时间．(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大？(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)名师大讲堂·2013高考总复习《物理》解析：(1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的，如右图，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T.由牛顿第二定律qvB＝meq\f(v2,R)①又：T＝eq\f(2πR,v)②联立①②得：R＝eq\f(mv,qB)③T＝eq\f(2πm,qB)④将已知代入③得R＝2m⑤由轨迹图知：tanθ＝eq\f(r,R)＝eq\f(\r(3),3)，则θ＝30°名师大讲堂·2013高考总复习《物理》则全段轨迹运动时间：t＝2×eq\f(T,360°)×2θ＝eq\f(T,3)⑥联立④⑥并代入已知得：t＝eq\f(2×3.14×3.2×10－26,3×1.6×10－19×0.1)s＝4.19×10－6s(2)在图中过O2向AO1作垂线，联立轨迹对称关系侧移总距离d＝2rsin2θ＝2m.答案：(1)4.19×10－6s　(2)2m名师大讲堂·2013高考总复习《物理》如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m，电量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角．磁场的磁感应强度大小为(　　)A.eq\f(mv,qRtan\f(θ,2))B.eq\f(mv,qRcot\f(θ,2))C.eq\f(mv,qRsin\f(θ,2))D.eq\f(mv,qRcos\f(θ,2))名师大讲堂·2013高考总复习《物理》解析：本题考查带电粒子在磁场中的运动．根据画轨迹、找圆心、定半径思路分析．注意两点，一是找圆心的两种方法：(1)根据初末速度方向垂线的交点．(2)根据已知速度方向的垂线和弦的垂直平分线交点．二是根据洛伦兹力提供向心力和三角形边角关系，确定半径．分析可得B选项正确．答案：B