2022年高考物理大一轮复习课件：8 4 专题 粒子在磁场中运动的典型问题分析.ppt

1、高考调研高考调研 第第1页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场第八章磁场第八章磁场第第4单元单元 专题粒子在磁场中运动的典型问题分析专题粒子在磁场中运动的典型问题分析 高考调研高考调研 第第3页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第4页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第5页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题基本思带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题基本思路：路：(1)画轨

2、迹、定圆心，几何方法求半径画轨迹、定圆心，几何方法求半径(2)找关联量：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联找关联量：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；时间与周期相联系；(3)用规律：半径、周期的表达形式的应用实质是牛顿用规律：半径、周期的表达形式的应用实质是牛顿第二定律和圆周运动的结合，即洛伦兹力提供圆周运动的向第二定律和圆周运动的结合，即洛伦兹力提供圆周运动的向心力心力高考调研高考调研 第第6页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场(4)突

3、破几何量：解决此类问题关键是尺规作图，切不可突破几何量：解决此类问题关键是尺规作图，切不可随意乱画，准确的尺规作图，可以给我们解题指明边和角的随意乱画，准确的尺规作图，可以给我们解题指明边和角的关系关系下面通过带电粒子在不同边界磁场中的运动，进一步训下面通过带电粒子在不同边界磁场中的运动，进一步训练入射速度的方向不同致使运动轨迹有不同的特点，把握这练入射速度的方向不同致使运动轨迹有不同的特点，把握这些特有利于我们解决运动轨迹的圆心、半径、圆心角等几何些特有利于我们解决运动轨迹的圆心、半径、圆心角等几何量量高考调研高考调研 第第7页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八

4、章磁场直线型磁场边界直线型磁场边界(1)直线型磁场边界常用模型：直线型磁场边界常用模型：如图所示，直线形磁场边界，带电粒子射入、射出磁场如图所示，直线形磁场边界，带电粒子射入、射出磁场时，与边界夹角相等即时，与边界夹角相等即.高考调研高考调研 第第8页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场证明：如图所示，带电粒子以速度证明：如图所示，带电粒子以速度v从从A点射入磁场，速点射入磁场，速度度v与边界夹角为与边界夹角为，当射出磁场时速度与边界的夹角为，当射出磁场时速度与边界的夹角为，过，过A点垂直于入射速度方向、过点垂直于入射速度方向、过B点垂直于出射速度方向作垂点垂

5、直于出射速度方向作垂线，两垂线相交找到轨迹圆圆心线，两垂线相交找到轨迹圆圆心O，ABO的两个底角均为的两个底角均为，90，可得，可得.高考调研高考调研 第第9页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场(2)平行边界与临界问题模型：平行边界与临界问题模型：临界问题指恰不能出磁场、最大临界问题指恰不能出磁场、最大(小小)半径等平行边界半径等平行边界问题仍然是如何确定圆心、半径构建在一个三角形中，找问题仍然是如何确定圆心、半径构建在一个三角形中，找半径与已知量的关系半径与已知量的关系模型一：如图所示，正电荷模型一：如图所示，正电荷q，垂直左边界射入磁场，从，垂直左边界射

6、入磁场，从上边界的上边界的M及及N射出的情景，此处涉及到两个极值点：最大与射出的情景，此处涉及到两个极值点：最大与最小半径，在磁场运动的最长和最短时间最小半径，在磁场运动的最长和最短时间高考调研高考调研 第第10页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场模型二：如图所示，负电荷模型二：如图所示，负电荷q，垂直左边界射入磁场，从，垂直左边界射入磁场，从另一平行边界射出的情景另一平行边界射出的情景高考调研高考调研 第第11页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场模型三：如图所示，负电荷模型三：如图所示，负电荷q，垂直左边界射入磁场，刚，

7、垂直左边界射入磁场，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和另好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹和另一平行边界相切射出的情景一平行边界相切射出的情景高考调研高考调研 第第12页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【考题随练】【考题随练】(2014江苏江苏)某装置用磁场控制带电粒子某装置用磁场控制带电粒子的运动，工作如图所示，装置的长为的运动，工作如图所示，装置的长为L，上下两个相同的矩形，上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向与纸面垂直、方向与纸面垂直且相反，两磁场的间距为且

8、相反，两磁场的间距为d，装置右端有一收集板，装置右端有一收集板，M、N、P为板上的三点，为板上的三点，M位于轴线位于轴线OO上，上，N、P分别位于下方磁场分别位于下方磁场的上、下边界上，在纸面内，质量为的上、下边界上，在纸面内，质量为m、电荷量为、电荷量为q的粒子的粒子以某一速度从装置左端的中点射入，方向与轴线呈以某一速度从装置左端的中点射入，方向与轴线呈30角，角，经过上方的磁场区域一次，恰好到达经过上方的磁场区域一次，恰好到达P点，改变粒子入射速度点，改变粒子入射速度的大小，可以控制粒子到达收集板上的位置，不计粒子的重的大小，可以控制粒子到达收集板上的位置，不计粒子的重力力高考调研高考调研

9、 第第13页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场(1)求磁场区域的宽度求磁场区域的宽度h.(2)欲使粒子到达收集板的位置从欲使粒子到达收集板的位置从P点移到点移到N点，求粒子入点，求粒子入射速度的最小变化量射速度的最小变化量v.高考调研高考调研 第第14页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【解析】【解析】(1)设粒子在磁场中的轨道半径为设粒子在磁场中的轨道半径为r，由题意可，由题意可知粒子要恰好到达知粒子要恰好到达P点，粒子轨迹如图所示：点，粒子轨迹如图所示：高考调研高考调研 第第15页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复

10、习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第16页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第17页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第18页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研规律高考调研规律(四十九四十九)圆形磁场边界的圆形磁场边界的“三种三种”题型题型一、带电粒子沿径向射入磁场一、带电粒子沿径向射入磁场如图所示，圆形磁场边界，带电粒子沿径向射入磁场，如图所示，圆形磁场边界，带电粒子沿径向射入磁场，必然背离圆心射出磁场必然背离圆心射出磁

11、场高考调研高考调研 第第19页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【考题随练【考题随练1】(2013新课标全国新课标全国)空间有一圆柱形空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直横，磁场方向垂直横截面一质量为截面一质量为m、电荷量为、电荷量为q(q0)的粒子以速率的粒子以速率v0沿横截面沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60.不计重力，该磁场的磁感应强度大小为不计重力，该磁场的磁感应强度大小为()高考调研高考调研 第第20页页新课标

12、版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【答案】【答案】A 高考调研高考调研 第第21页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【考题随练【考题随练2】如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向如图所示，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里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从从A点沿直径点沿直径AOB方向方向射入磁场，经过射入磁场，经过t时间从时间从C点射出磁场，点射出磁场，OC与与OB成成60角现将带电粒子的速度变为角现将带电粒子的速度变为v/3，仍从，仍从A点沿原方向射入磁点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间

13、变为场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为()高考调研高考调研 第第22页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【答案】【答案】B 高考调研高考调研 第第23页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场二、带电粒子不沿径向射入磁场二、带电粒子不沿径向射入磁场此类问题要充分的利用对称解题此类问题要充分的利用对称解题轨迹圆与磁场圆相交，两圆圆心连线将是两个圆的对称轨迹圆与磁场圆相交，两圆圆心连线将是两个圆的对称轴，是轴，是AOB的角平分线的角平分线(如图如图)高考调研高考调研 第第24页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复

14、习第八章磁场第八章磁场【考题随练【考题随练3】如图所示是某离子如图所示是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为速度选择器的原理示意图，在一半径为R的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀的匀强磁场，方向平行于轴线向外在圆柱强磁场，方向平行于轴线向外在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔形筒上某一直径两端开有小孔M、N，现，现有一束速率不同、比荷均为有一束速率不同、比荷均为k的正、负离的正、负离子，从子，从M孔以孔以角入射，一些具有特定速角入射，一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从度的离子未与筒壁碰撞而直接从N孔射出孔射出(不考虑离子间的作用力和重力不考虑离子间的作用

15、力和重力)则从则从N孔射出的离子孔射出的离子()高考调研高考调研 第第25页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第26页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第27页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【答案】【答案】B 高考调研高考调研 第第28页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第29页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第30页页新课标版新课

16、标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【解析】【解析】如图所示，粒子做圆周运动的圆心如图所示，粒子做圆周运动的圆心O2必在过必在过入射点垂直于入射速度方向的直线入射点垂直于入射速度方向的直线EF上，由于粒子射入、射上，由于粒子射入、射出磁场时运动方向间的夹角为出磁场时运动方向间的夹角为60，故圆弧，故圆弧ENM对应圆心角对应圆心角为为60，所以，所以EMO2为等边三角形为等边三角形高考调研高考调研 第第31页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【答案】【答案】B 高考调研高考调研 第第32页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第

17、八章磁场第八章磁场三、圆形磁场对带电粒子的汇聚与发散三、圆形磁场对带电粒子的汇聚与发散1带电粒子的汇聚带电粒子的汇聚如图所示，大量的同种带正电的粒子，如图所示，大量的同种带正电的粒子，速度大小相同，平行入射到圆形磁场区域，速度大小相同，平行入射到圆形磁场区域，如果轨迹圆半径与磁场圆半径相等即如果轨迹圆半径与磁场圆半径相等即Rr，则所有的带电粒子将从磁场圆的最低点则所有的带电粒子将从磁场圆的最低点B点点射出射出平行四边形平行四边形OAOB为菱形，可得为菱形，可得BO为为轨迹圆的半径，可知从轨迹圆的半径，可知从A点发出的带电粒子点发出的带电粒子必然经过必然经过B点点高考调研高考调研 第第33页页新

18、课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场2带电粒子的发散带电粒子的发散如图所示，有界圆形磁场磁感应强如图所示，有界圆形磁场磁感应强度为度为B，圆心，圆心O，从，从P点有大量质量为点有大量质量为m，电量为，电量为q正离子，以大小相等的速正离子，以大小相等的速度度v沿不同方向射入有界磁场，不计粒沿不同方向射入有界磁场，不计粒子的重力，如果正离子轨迹圆半径与有子的重力，如果正离子轨迹圆半径与有界圆形磁场半径相等，则所有的运动轨界圆形磁场半径相等，则所有的运动轨迹的圆心与有界圆圆心迹的圆心与有界圆圆心O、入射点、出、入射点、出射点的连线为菱形，即出射速度方向相射点的连线为菱形

19、，即出射速度方向相同同高考调研高考调研 第第34页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【考题随练【考题随练5】如图所示，如图所示，x轴正方向水平向右，轴正方向水平向右，y轴正轴正方向竖直向上在方向竖直向上在xOy平面内有与平面内有与y轴平行的匀强电场，在半轴平行的匀强电场，在半径为径为R的圆内还有与的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场在圆的左边放平面垂直的匀强磁场在圆的左边放置一带电微粒发射装置，它沿置一带电微粒发射装置，它沿x轴正方向发射出一束具有相同轴正方向发射出一束具有相同质量质量m、电荷量、电荷量q(q0)和初速度和初速度v的带电微粒发射时，这束的带电

20、微粒发射时，这束带电微粒分布在带电微粒分布在0y0.带电微粒在磁场中经过一段半径为带电微粒在磁场中经过一段半径为r的圆弧运动后，将在的圆弧运动后，将在y轴的右方轴的右方(x0)的区的区域离开磁场并做匀速直线运动，如图所域离开磁场并做匀速直线运动，如图所示靠近示靠近M点发射出来的带电微粒在穿出点发射出来的带电微粒在穿出磁场后会射向磁场后会射向x轴正方向的无穷远处，靠轴正方向的无穷远处，靠近近N点发射出来的带电微粒会在靠近原点点发射出来的带电微粒会在靠近原点之处穿出磁场所以，这束带电微粒与之处穿出磁场所以，这束带电微粒与x轴相交的区域范围是轴相交的区域范围是x0.高考调研高考调研 第第41页页新课

21、标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第42页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【考题随练【考题随练6】如图所示，如图所示，ABCD是边长为是边长为a的正方形质量为的正方形质量为m、电荷量、电荷量为为e的电子以大小为的电子以大小为v0的初速度沿纸面垂的初速度沿纸面垂直于直于BC边射入正方形区域在正方形内边射入正方形区域在正方形内适当区域中有匀强磁场电子从适当区域中有匀强磁场电子从BC边上边上的任意点入射，都只能从的任意点入射，都只能从A点射出磁点射出磁场不计重力，求：场不计重力，求：(1)此匀强磁场区域中磁感应强

22、度的此匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；方向和大小；(2)此匀强磁场区域的最小面积此匀强磁场区域的最小面积高考调研高考调研 第第43页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第44页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第45页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第46页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第47页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场

23、高考调研高考调研 第第48页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考综合拓展高考综合拓展(四十三四十三)带电粒子在磁场中运动的对称性、周期性带电粒子在磁场中运动的对称性、周期性粒子在磁场中的运动，特别是涉及到回到原出发点，或粒子在磁场中的运动，特别是涉及到回到原出发点，或经过对称点，此种运动往往具有对称的特征，这样才能完成经过对称点，此种运动往往具有对称的特征，这样才能完成运动的特别要求运动的特别要求高考调研高考调研 第第49页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【例【例1】(2014广东广东)如图所示，足够大的平行挡板如图所

24、示，足够大的平行挡板A1、A2竖直放置，间距竖直放置，间距6L.两板间存在两个方向相反的匀强磁两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域场区域和和，以水平面，以水平面MN为理想分界面，为理想分界面，区的磁感应强区的磁感应强度为度为B0，方向垂直纸面向外，方向垂直纸面向外A1、A2上各有位置正对的小孔上各有位置正对的小孔S1、S2，两孔与分界面，两孔与分界面MN的距离均为的距离均为L.质量为质量为m、电量为、电量为q的粒子经宽度为的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从S1进入进入区，并直接偏转到区，并直接偏转到MN上的上的P点，再进入点，再进入区，区，

25、P点与点与A1板的距离是板的距离是L的的k倍，不计重力，碰到挡板的粒子不予考倍，不计重力，碰到挡板的粒子不予考虑虑高考调研高考调研 第第50页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场(1)若若k1，求匀强电场的电场强度，求匀强电场的电场强度E；(2)若若2k3，且粒子沿水平方向从，且粒子沿水平方向从S2射出，求出粒子在射出，求出粒子在磁场中的速度大小磁场中的速度大小v与与k的关系式和的关系式和区的磁感应强度区的磁感应强度B与与k的的关系式关系式高考调研高考调研 第第51页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第5

26、2页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第53页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第54页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场【例【例2】(2014山东山东)如图如图(a)所示，间距为所示，间距为d，垂直于纸，垂直于纸面的两平行板面的两平行板P、Q间存在匀强磁场，取垂直于纸面向里为磁间存在匀强磁场，取垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图(b)所示，所示，高考调研高考调研 第第55页页新课

27、标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场t0时刻，一质量为时刻，一质量为m，带电量为，带电量为q的粒子的粒子(不计重不计重力力)，以初速度，以初速度v0，由，由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区，当场且平行于板面的方向射入磁场区，当B0和和TB取某些特定值取某些特定值时，可使时，可使t0时刻入射的粒子经时刻入射的粒子经t时间恰能垂直打在时间恰能垂直打在P板上板上(不不考虑粒子反弹考虑粒子反弹)，上述，上述m、q、d、v0为已知量为已知量高考调研高考调研 第第56页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总

28、复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第57页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第58页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第59页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第60页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第61页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第62页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第63页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场高考调研高考调研 第第64页页新课标版新课标版 物理物理 高三总复习高三总复习第八章磁场第八章磁场题组层级快练题组层级快练