高考物理磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用考點(diǎn)總結(jié)(文件)
【正文】 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析 1．確定圓心的兩種方法 (1)已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入 射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 (如圖 8－ 2－ 2甲所示，圖中 P為入射點(diǎn)， M為出射點(diǎn) )． 圖 8－ 2－ 2 (2)已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方 向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 (如圖 8－ 2－ 2乙所示， P為入射點(diǎn)， M為出射點(diǎn) )． 2．半徑的確定 用幾何知識(shí) (勾股定理、三角函數(shù)等 )求出半徑大?。? 3．運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定 t＝ T或 t＝ T或 t＝ 式中 α為粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角， T為周期， s為運(yùn)動(dòng)軌跡的弧長(zhǎng)， v為線速度． 4．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的程序解題法 —— 三步法 (1)畫(huà)軌跡：即確定圓心，用幾何方法求半徑并畫(huà)出軌跡． (2)找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，偏 轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期相聯(lián)系． (3)用規(guī)律：即牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周 期公式、半徑公式． 帶電粒子在常見(jiàn)有界磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡． 1．直線邊界 (進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱(chēng)性，如圖 8－ 2－ 3所示 ) 圖 8－ 2－ 3 2．平行邊界 (存在臨界條件，如圖 8－ 2－ 4所示 ) 圖 8－ 2－ 4 3．圓形邊界 (沿徑向射入必沿徑向射出，如圖 8－ 2－ 5所示 ) 圖 8－ 2－ 5 3．如圖 8－ 2－ 6所示，在第 Ⅰ 象限內(nèi)有垂直于紙面向 里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一對(duì)正、負(fù)電子分別以相同速率與 x軸成 30176。 角的方向從原點(diǎn)射入磁場(chǎng)，則正、負(fù)電子 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為 ( ) A． 1∶ 2 B． 2∶ 1 C． 1∶ D． 1∶ 1 圖 8－ 2－ 6 解析： 由 T＝ 可知，正、負(fù)電子 的運(yùn)動(dòng)周期相同，故所用時(shí)間之比等 于軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角之比． 作出正、負(fù)電子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示， 由幾何知識(shí)可得正電子運(yùn)動(dòng)的圓心角等于 120176。安徽高考 )圖 8－ 2－ 9所示 是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片，顯示 一個(gè)帶電粒子在云室中穿過(guò)某種金屬板 運(yùn)動(dòng)的徑跡．云室放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 磁場(chǎng)方向垂直照片向里．云室中橫放的 金屬板對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用．分析此徑跡可知粒子 ( ) 圖 8－ 2－ 9 A．帶正電，由下往上運(yùn)動(dòng) B．帶正電，由上往下運(yùn)動(dòng) C．帶負(fù)電，由上往下運(yùn)動(dòng) D．帶負(fù)電，由下往上運(yùn)動(dòng) [思路點(diǎn)撥 ] [課堂筆記 ] 從照片上看，徑跡的軌道半徑是不同的，下部半徑大，上部半徑小，根據(jù)半徑公式 r＝ 可知，下部速度大，上部速度小，則一定是粒子從下到上穿越了金屬板而損失了動(dòng)能，再根據(jù)左手定則，可知粒子帶正電，因此，正確的選項(xiàng)是 A. [答案 ] A 圖象是給出物理信息的常用方法，所以做物理習(xí)題時(shí)，必須能正確的識(shí)圖，獲取準(zhǔn)確信息，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤．如本題，由于讀圖能力差，不能根據(jù)徑跡的彎曲程度正確地推出軌道半徑的大小從而導(dǎo)致錯(cuò) 解 . 在真空中，半徑 r＝ 3 10－ 2 m 的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖 8－ 2－ 10所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T， 一個(gè)帶正電的粒子，以初速度 v0＝ 106 m/s從磁場(chǎng)邊界上直徑 ab的一端 a射入磁場(chǎng)，已知該粒子的比荷 ＝ 108 C/kg，不計(jì)粒子重力．求： 圖 8－ 2－ 10 (1)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是多少？ (2)若要使粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)有最大偏轉(zhuǎn)角，求入射時(shí) v0方向 與 ab的夾角 θ及粒子的最大偏轉(zhuǎn)角 β. [思路點(diǎn)撥 ] 洛倫茲力提供向心力，由牛頓定律求得半徑；欲使偏轉(zhuǎn)角最大，則通過(guò)的弧長(zhǎng)最大，即粒子應(yīng)從 a點(diǎn)射入，從 b點(diǎn)射出． [課堂筆記 ] (1)粒子射入磁場(chǎng)后，由于不計(jì)重力，所以洛倫茲力充當(dāng)圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，根據(jù)牛頓第二定律有： qv0B＝ ∴ R＝ ＝ 5 10－ 2 m. (2)粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域軌跡為一段 半徑 R＝ 5 cm的圓弧，要使偏轉(zhuǎn)角最 大，就要求這段圓弧對(duì)應(yīng)的弦最長(zhǎng)， 即為場(chǎng)區(qū)的直徑，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的 圓心 O′在 ab弦的中垂線上，如圖 所示．由幾何關(guān)系可知： sinθ＝ ＝ ， ∴ θ＝ 37176。 挖掘隱含的幾何條件是解決本題的關(guān)鍵．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，關(guān)鍵之處要正確找出粒子軌跡的圓心和半徑，畫(huà)出軌跡圓弧，由幾何知識(shí)明確弦切角、圓心角和偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，從而就可進(jìn)一步求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、運(yùn)動(dòng)半徑等問(wèn)題 . (12分 )(2020 角，而沒(méi)有說(shuō)明是向右上方還是向左上方，這樣就帶來(lái)多解，很多同學(xué)只考慮一個(gè)方向而導(dǎo)致解題不完整． 1．一個(gè)電子穿過(guò)某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則 ( ) A．此空間一定不存在磁場(chǎng) B．此空間可能有磁場(chǎng)，方向與電子速度平行 C．此空間可能有磁場(chǎng)，方向與電子速度垂直 D．以上說(shuō)法都不對(duì) 解析： 電子速度方向平行磁場(chǎng)方向時(shí)，不受洛倫茲力，不偏轉(zhuǎn)；電子速度方向垂直磁場(chǎng)方向時(shí)，一定受洛倫茲力，但如果同時(shí)存在電場(chǎng)，且電場(chǎng)力與磁場(chǎng)力平衡時(shí)，電子也不偏轉(zhuǎn)，故 B、 C正確， A、 D錯(cuò)誤． 答案： BC 2．圖 8－ 2－ 13對(duì)應(yīng)的四種情況中，對(duì)各粒子所受洛 倫茲力的方向的描述，其中正確的是 ( ) 圖 8－ 2－ 13 A．垂直于 v向右下方 B．垂直于紙面向里 C．垂直于紙面向外 D．垂直于紙面向里 解析： 由左手定則可判斷 A圖中洛倫茲力方向垂直于 v向左上方， B圖中洛倫茲力垂直于紙面向里， C圖中垂直于紙面向里， D圖中垂直于紙面向里，故 B、 D正確，A、 C錯(cuò)誤． 答案： BD 3． (2020 ，故 t＝ 但題中已知條件不夠，沒(méi)有此項(xiàng)選擇， 另想辦法找規(guī)律表示 t＝ 從圖中分析有 R＝ ，則 D項(xiàng)正確． 答案： D 4． (2020 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心為 O，半徑為 r，如圖所示，由幾何關(guān)系得 ＝ rsin30176。廣東高考 )如圖 8－ 3－ 9所示是質(zhì)譜儀的 工作原理示意圖．帶電粒子被 加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選 擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度 分別為 B和 S上有可讓粒 子通過(guò)的狹縫 P和記錄粒子位置的膠片 S下方有強(qiáng)度為 B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述正確的是 ( ) 圖 8－ 3－ 9 A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 C．能通過(guò)狹縫 P的帶電粒子的速率等于 E/B D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫 P，粒子的比荷越小 解析： 因同位素原子的化學(xué)性質(zhì)完全相同，無(wú)法用化學(xué)方 法進(jìn)行分析，故質(zhì)譜儀就成為同位素分析的重要工具， A正 確．在速度選擇器中，帶電粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力在粒 子沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)等大反向，結(jié)
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