高考物理一轮总复习精品课件 第10章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用.ppt

本课结束2.圆心的确定(1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时,可通过入射点和出射点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。(如图甲所示)(2)已知入射方向和入射点、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。(如图乙所示)3.半径的确定和计算对点演练1.(多选)如图所示,在匀强磁场中有1和2两个质子在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动,轨道半径r1r2,轨道相切于P点,用T1、T2,v1、v2,a1、a2,t1、t2分别表示1、2两个质子的周期、线速度、向心加速度以及各自从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN所经历的时间,则()A.T1=T2 B.v1=v2C.a1a2 D.t1t2答案ACD2.(2023天津河西模拟)如图所示,匀强磁场方向竖直向下、磁感应强度大小为B。一带电粒子质量为m、电荷量为+q,此粒子以某水平速度经过P点,方向如图所示,经过一段时间粒子经过Q点,已知P、Q在同一水平面内,P、Q间距离为L,P、Q连线与过P点时的速度的反向延长线夹角为θ,不计重力,求:(1)粒子的运动速度大小;(2)粒子从P第一次到Q所用的时间。解析(1)粒子的运动轨迹如图所示,作PQ的中垂线,过P作初速度的垂线,交点为O,则OP等于带电粒子做圆周运动的半径r,考点二带电粒子在有界磁场中的临界极值问题(名师破题)1.直线边界(进出磁场具有对称性,如图甲所示)。甲2.平行边界(存在临界条件,如图乙所示)。乙3.圆形边界(沿径向射入必沿径向射出,如图丙所示)。丙典例1.(2020全国Ⅱ卷)如图所示,在0≤x≤h,-∞y+∞区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度B的大小可调,方向不变。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速度v0从磁场区域左侧沿x轴进入磁场,不计重力。(1)若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场,分析说明磁场的方向,并求在这种情况下磁感应强度的最小值Bmin。(2)如果磁感应强度大小为,粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。求粒子在该点的运动方向与x轴正方向的夹角及该点到x轴的距离。审题指导关键词句获取信息在0≤x≤h,-∞y+∞区域匀强磁场左右有边界,上下无边界质量为m、电荷量为q(q0)的粒子粒子带正电,根据偏转方向可以确定磁场方向沿x轴进入磁场,不计重力粒子只受洛伦兹力做匀速圆周运动,且圆心在y轴上粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场粒子进入磁场时,洛伦兹力沿y轴正方向求在这种情况下磁感应强度的最小值Bmin粒子轨迹半径最大时磁感应强度有最小值Bmin如果磁感应强度大小为粒子轨迹半径变为原来2倍思路点拨根据粒子运动轨迹的偏转方向确定洛伦兹力的方向,再由左手定则确定磁场方向;分析临界问题时,应该清楚对于一定速率的确定粒子,轨迹半径与磁感应强度成反比关系。解析(1)由题意,粒子刚进入磁场时应受到方向向上的洛伦兹力,因此磁场方向垂直于纸面向里。设粒子进入磁场中做圆周运动的半径为R,粒子穿过y轴正半轴离开磁场,其在磁场中做圆周运动的圆心在y轴正半轴上,半径应满足R≤h③由题意,当磁感应强度大小为Bmin时,粒子的运动半径最大,规律方法解答带电粒子在有界磁场中的临界极值问题的方法技巧找突破口许多临界问题,题干中常用“恰好”“最大”“至少”“不相撞”“不脱离”等词语对临界状态给以暗示,审题时,一定要抓住这些特定的词语挖掘其隐藏的规律,找出临界条件两种思路一是以定理、定律为依据,首先求出所研究问题的一般规律和一般解的形式,然后分析、讨论处于临界条件时的特殊规律和特殊解二是直接分析、讨论临界状态,找出临界条件,从而通过临界条件求出临界值六种方法(1)用临界条件求极值;(2)用边界条件求极值;(3)用三角函数求极值;(4)用二次方程的判别式求极值;(5)用不等式的性质求极值;(6)用图像法求极值三个结论(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(或弦长)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)在圆形匀强磁场中,当运动轨迹圆半径大于区域圆半径时,则入射点和出射点为磁场直径的两个端点时,轨迹对应的偏转角最大(所有的弦长中直径最长)对点演练3.(多选)(2023安徽蚌埠模拟)如图所示,在直角三角形CDE区域内有磁感应强度为B垂直纸面向外的匀强磁场,P为直角边CD的中点,∠C=30°,CD的长度为2L,一束相同的带负电粒子以不同的速率从P点垂直