2023屆一輪復習魯科版 第47講 磁場對運動電荷的作用 課件（32張）

1、第四十七講 磁場對運動電荷的作用一、洛倫茲力的大小和方向1.定義：磁場對_的作用力。2.大小(1)vB時，F(xiàn)_；(2)vB時，F(xiàn)_；(3)v與B的夾角為時，F(xiàn)qvBsin 。3.方向(1)判定方法：應用左手定則，注意四指應指向正電荷運動方向或負電荷運動的反方向。(2)方向特點：FB，F(xiàn)v。即F垂直于_決定的平面。(注意B和v可以有任意夾角)運動電荷0qvBB、vB 【典例1】帶電荷量為q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法中正確的是 ()A.只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同 B.如果把q改為q，且速度反向、大小不變，則其所受洛倫茲力的大小、方向均不變C.洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場

2、方向一定與電荷運動方向垂直D.粒子在只受洛倫茲力作用下運動的動能、速度均不變二、帶電粒子在勻強磁場中的運動1.若vB，帶電粒子以入射速度v做_運動。2.若vB時，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做_運動。3.基本公式勻速直線勻速圓周注意：帶電粒子在勻強磁場中運動的周期與速率_。無關D【典例2】 在探究射線性質(zhì)的過程中，讓質(zhì)量為m1、帶電荷量為2e的粒子和質(zhì)量為m2、帶電荷量為e的粒子，分別垂直于磁場方向射入同一勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)兩種粒子沿半徑相同的圓軌道運動。則粒子與粒子的動能之比是()考點一對洛倫茲力的理解和應用1.洛倫茲力的特點(1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負

3、電荷。(2)運動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用。(3)洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，洛倫茲力一定不做功。2.與安培力的聯(lián)系及區(qū)別(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場力。(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功。3.洛倫茲力與電場力的比較洛倫茲力電場力產(chǎn)生條件v0且v不與B平行電荷處在電場中大小FqvB(vB)FqE力方向與場方向的關系FB，F(xiàn)vFE做功情況任何情況下都不做功可能做功，也可能不做功【典例3】(多選)如圖所示，粗糙木板MN豎直固定在方向垂直紙面向里的勻強磁場中。t0時，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電物塊沿MN以某一初速度豎直向下滑動，則物塊運

4、動的vt圖像可能是( )ACDA考點二帶電粒子在有界勻強磁場中的圓周運動基本思路圖例說明圓心的確定與速度方向垂直的直線過圓心弦的垂直平分線過圓心軌跡圓弧與邊界切點的法線過圓心P、M點速度垂線交點P點速度垂線與弦的垂直平分線交點某點的速度垂線與切點法線的交點題型1直線邊界磁場直線邊界，粒子進出磁場具有對稱性(如圖所示)AD【典例4】(多選) (2020天津卷)如圖所示，在Oxy平面的第一象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為B的勻強磁場。一帶電粒子從y軸上的M點射入磁場，速度方向與y軸正方向的夾角45。粒子經(jīng)過磁場偏轉后在N點(圖中未畫出)垂直穿過x軸。已知OMa，粒子電荷量為q，質(zhì)量為m

5、，重力不計。則()解析由左手定則可知，帶電粒子帶負電荷，A正確；作出粒子的軌跡示意圖如圖所示，假設軌跡的圓心為O，題型2平行邊界磁場帶電粒子在平行邊界磁場中運動時的半徑R與平行邊界距離d之間的關系如圖所示。D【典例5】(2020全國卷)CT掃描是計算機X射線斷層掃描技術的簡稱，CT掃描機可用于對多種病情的探測。圖(a)是某種CT機主要部分的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生部分的示意圖如圖(b)所示。圖(b)中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)有勻強偏轉磁場；經(jīng)調(diào)節(jié)后電子束從靜止開始沿帶箭頭的實線所示的方向前進，打到靶上，產(chǎn)生X射線(如圖中帶箭頭的虛線所示)；將電子束打到靶上的點記為P點。則() A

6、.M處的電勢高于N處的電勢B.增大M、N之間的加速電壓可使P點左移C.偏轉磁場的方向垂直于紙面向外D.增大偏轉磁場磁感應強度的大小可使P點左移可見增大U會使減小，電子在靶上的落點P右移，增大B可使增大，電子在靶上的落點P左移，故選項B錯誤，D正確。解析：電子帶負電，故必須滿足N處的電勢高于M處的電勢才能使電子加速，故選項A錯誤；由左手定則可判定磁感應強度的方向垂直紙面向里，故選項C錯誤；題型3圓形邊界磁場 沿徑向射入圓形磁場的粒子必沿徑向射出，運動具有對稱性(如圖所示)【典例6】(2020全國卷)真空中有一勻強磁場，磁場邊界為兩個半徑分別為a和3a的同軸圓柱面，磁場的方向與圓柱軸線平行，其橫截

7、面如圖所示。一速率為v的電子從圓心沿半徑方向進入磁場。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，忽略重力。為使該電子的運動被限制在圖中實線圓圍成的區(qū)域內(nèi)，磁場的磁感應強度最小為()C解析：為使電子的運動被限制在圖中實線圓圍成的區(qū)域內(nèi)，電子進入勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑最大時軌跡如圖所示，設其軌跡半徑為r，圓心為M，磁場的磁感應強度最小為B，選項C正確。題型4三角形或四邊形邊界磁場【典例7】(2019全國卷)如圖，邊長為l的正方形abcd內(nèi)存在勻強磁場，磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面(abcd所在平面)向外。ab邊中點有一電子發(fā)射源O，可向磁場內(nèi)沿垂直于ab邊的方向發(fā)射電子。已知電子的比荷為k。則從

8、a、d兩點射出的電子的速度大小分別為()B解析若電子從a點射出，運動軌跡如圖線，若電子從d點射出，運動軌跡如圖線，【變式2】如圖所示，在一等腰直角三角形ACD區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場，磁場的磁感應強度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(重力不計)以速度v從AC邊的中點O垂直AC邊射入磁場區(qū)域。若三角形的兩直角邊長均為2L，要使粒子從CD邊射出，則v的取值范圍為()C故C正確，A、B、D錯誤。根據(jù)幾何關系可知，使粒子軌跡與AD邊相切時速度最大，如圖，則有AOsin 45OE，即(r1L)sin 45r1，考點三帶電粒子在磁場中運動的臨界和多解問題類型分析圖例帶電粒子電性不確定受洛

9、倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電荷，也可能帶負電荷，在相同的初速度下，正、負粒子在磁場中運動軌跡不同，形成多解，如圖，帶電粒子以速度v垂直進入勻強磁場，如帶正電，其軌跡為a；如帶負電，其軌跡為b磁場方向不確定只知道磁感應強度大小，而未具體指出磁感應強度方向，此時必須要考慮磁感應強度方向不確定而形成多解如圖，帶正電粒子以速度v垂直進入勻強磁場，若B垂直紙面向里，其軌跡為a，若B垂直紙面向外，其軌跡為b臨界狀態(tài)不唯一帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場時，由于粒子運動軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過磁場飛出，也可能轉過180從入射界面一側反向飛出，于是形成多解運動具有周期性帶電粒子在部分是電場、部分是磁場空間運動時，運動往往具有周期性，因而形成多解【典例8】(2020全國卷)如圖，在0 xh，y區(qū)域中存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度B的大小可調(diào)，方向不變。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以速度v0從磁場區(qū)域左側沿x軸進入磁場，不計重力。題干【典例9】如圖甲所示，M、N為豎直放置彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個小孔O、O正對，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應強度隨時間的變化如圖乙所示，規(guī)定垂直于紙面向里的方向為正方向。有一群正