高考物理一輪復(fù)習(xí)專題八磁場(chǎng)第2講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用市賽課公開課一等獎(jiǎng)省課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第2講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用1/39考點(diǎn)1洛倫茲力及其特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)1.定義：________電荷在磁場(chǎng)中受到力，叫做洛倫茲力.2.洛倫茲力大小(1)當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，電荷所受洛倫茲力f＝____________.qvB(2)當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行時(shí)，電荷所受洛倫茲力f＝____________.02/393.洛倫茲力方向反方向B和v

(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向電流方向，即正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)________. (2)方向特點(diǎn)：f⊥B，f⊥v，即f垂直于_______決定平面.3/39(1)向心力由洛倫茲力提供：________＝m.＝_______.(T與軌道半徑R、速度v無(wú)關(guān))考點(diǎn)2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)1.速度與磁場(chǎng)平行時(shí)：帶電粒子不受洛倫茲力作用，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做__________運(yùn)動(dòng).勻速直線勻速圓周

2.速度與磁場(chǎng)垂直時(shí)：帶電粒子受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線平面內(nèi)以入射速度v做__________運(yùn)動(dòng).v2

RqvB(2)軌道半徑公式：R＝________.mv

qB2πm qB(3)周期：T＝2πR

v4/39

【基礎(chǔ)自測(cè)】

1.如圖8-2-1所表示，a是豎直平面P上一點(diǎn)，P前有一條形磁鐵垂直于P，且S極朝向a點(diǎn)，P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵磁場(chǎng)共同作用下，在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過(guò)a點(diǎn).在電子經(jīng)過(guò)a點(diǎn)瞬間，條形磁鐵磁場(chǎng)對(duì)該電子作用力方向()圖8-2-1A.向上B.向下C.向左D.向右答案：A5/39

2.(年新課標(biāo)Ⅰ卷)兩相鄰勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不一樣，方向平行.一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直帶電粒子(不計(jì)重力)，從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后，粒子()A.軌道半徑減小，角速度增大B.軌道半徑減小，角速度減小C.軌道半徑增大，角速度增大D.軌道半徑增大，角速度減小答案：D6/39

3.(年新課標(biāo)Ⅰ卷)如圖8-2-2所表示，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫出)，一帶電粒子從緊貼鋁板上表面P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出，從Q點(diǎn)穿越鋁板后抵達(dá)PQ中點(diǎn)O.已知粒子穿越鋁板時(shí)，其動(dòng)能損失二分之一，速度方向和電荷量不變，不計(jì)重力.鋁板上方和下方磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為(

)圖8-2-2答案：D7/39

4.如圖8-2-3所表示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一質(zhì)量為m、電荷量為e電子，從a點(diǎn)垂直磁感線以初速度v開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)一段時(shí)間t后經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，a、b)連線與初速度方向夾角為θ，則t為( 圖8-2-3答案：B8/39熱點(diǎn)1洛倫茲力特點(diǎn)

[熱點(diǎn)歸納] 1.洛倫茲力方向特點(diǎn)： (1)洛倫茲力方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷速度方向和磁場(chǎng)方向所確定平面. (2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變時(shí)，洛倫茲力方向也隨之變化. (3)左手定則判斷洛倫茲力方向，但一定分正、負(fù)電荷.9/39類型洛倫茲力電場(chǎng)力產(chǎn)生條件v≠0且v不與B平行電荷處于電場(chǎng)中大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向與場(chǎng)方向關(guān)系一定是F⊥B，F(xiàn)⊥v正電荷受力與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷受力與電場(chǎng)方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功，也可能不做功作用效果只改變電荷速度方向，不改變速度大小既能夠改變電荷速度大小，也能夠改變運(yùn)動(dòng)方向2.洛倫茲力與電場(chǎng)力比較：10/39考向1洛倫茲力方向

【典題1】(

年重慶南開中學(xué)期末)四根等長(zhǎng)導(dǎo)線固定在正方體四條沿x軸方向棱上，并通以等大電流，方向如圖8-2-4所表示.正方體中心O處有一粒子源在不停地沿x軸負(fù)方向噴射電子，則電子剛被噴射出時(shí)受到洛倫茲力方向?yàn)?

)A.沿y軸負(fù)方向B.沿y軸正方向C.沿z軸正方向D.沿z軸負(fù)方向圖8-2-411/39

解析：沿x軸負(fù)方向觀察，依據(jù)右手螺旋定則，判斷出四根導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生合磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向，電子初速度方向沿x軸負(fù)方向，即垂直紙面向里，依據(jù)左手定則，判斷出洛倫茲力方向沿y軸正方向，即B正確.答案：B12/39考向2洛倫茲力與電場(chǎng)力比較

【典題2】(多項(xiàng)選擇)如圖8-2-5所表示，質(zhì)量為m、帶電量為＋q三個(gè)相同帶電小球甲、乙、丙，從同一高度以初速度v0水平拋出，乙球處于豎直向下勻強(qiáng)電場(chǎng)中，丙球處于垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們落地時(shí)間分別為t甲、t乙、t丙，落地)時(shí)速度大小分別為v甲、v乙、v丙，則以下判斷正確是( 圖8-2-5A.t甲＝t乙＝t丙

B.t丙>t甲>t乙C.v乙>v甲＝v丙D.v甲<v乙<v丙答案：BC13/39考向3洛倫茲力作用下動(dòng)態(tài)分析問題

【典題3】(多項(xiàng)選擇)如圖8-2-6所表示，甲是不帶電絕緣物塊，乙是帶負(fù)電物塊，甲、乙疊放在一起，置于粗糙絕緣水平地板上，地板上方空間有垂直于紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)加一水平向左勻強(qiáng)電場(chǎng)，發(fā)覺甲、乙一起向右加速運(yùn)動(dòng).在加速運(yùn)動(dòng)階段()圖8-2-614/39A.甲、乙兩物塊一起做加速度減小加速運(yùn)動(dòng)B.甲、乙兩物塊間摩擦力不變C.乙物塊與地面之間摩擦力不停增大D.甲、乙兩物體可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

解析：對(duì)整體受力分析，地面對(duì)乙物塊摩擦力f＝μ(m甲

g＋m乙

g＋qvB)，因?yàn)檎w做加速運(yùn)動(dòng)，故地面對(duì)乙物塊摩擦力逐步增大，C正確；對(duì)整體依據(jù)牛頓第二定律得qE－μ(m甲g＋m乙g＋qvB)＝(m甲＋m乙)a，整體加速度逐步減小，A正確，D錯(cuò)誤；對(duì)甲物體受力分析，依據(jù)牛頓第二定律得f1＝m甲

a，加速度減小，則兩物塊間摩擦力減小，B錯(cuò)誤.答案：AC15/39熱點(diǎn)2帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑公式和周期公式

【典題4】(多項(xiàng)選擇，

年新課標(biāo)Ⅱ卷)有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中磁感應(yīng)強(qiáng)度是Ⅱ中k倍，兩個(gè)速率相同電子分別在兩磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng).與Ⅰ中運(yùn)動(dòng)電子相比，Ⅱ中電子()A.運(yùn)動(dòng)軌跡半徑是Ⅰ中k倍B.加速度大小是Ⅰ中k倍C.做圓周運(yùn)動(dòng)周期是Ⅰ中k倍D.做圓周運(yùn)動(dòng)角速度與Ⅰ中相等16/39答案：AC17/39熱點(diǎn)3帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)[熱點(diǎn)歸納]1.圓心確實(shí)定：甲乙圖

8-2-718/39

(1)已知入射點(diǎn)、入射方向和出射點(diǎn)、出射方向時(shí)，可經(jīng)過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作垂直于入射方向和出射方向直線，兩條直線交點(diǎn)就是圓弧軌道圓心(如圖8-2-7甲所表示).

(2)已知入射方向和入射點(diǎn)、出射點(diǎn)位置時(shí)，能夠經(jīng)過(guò)入射點(diǎn)作入射方向垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線交點(diǎn)就是圓弧軌道圓心(如圖乙所表示).19/392.半徑確實(shí)定和計(jì)算：利用平面幾何關(guān)系，求出該圓可能半徑(或圓心角)，求解時(shí)注意以下幾個(gè)主要幾何特點(diǎn)：圖8-2-820/39(1)粒子速度偏向角(φ)等于圓心角(α)，并等于AB弦與切線夾角(弦切角θ)2倍(如圖8-2-8所表示)，即φ＝α＝2θ＝ωt.(2)直角三角形應(yīng)用(勾股定理).找到AB中點(diǎn)C，連接OC，則△AOC、△BOC都是直角三角形.21/393.運(yùn)動(dòng)時(shí)間確實(shí)定：粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周時(shí)間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)圓弧所22/394.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解題“三步法”：(1)畫軌跡：即確定圓心，畫出運(yùn)動(dòng)軌跡.

(2)找聯(lián)絡(luò)：軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度聯(lián)絡(luò)，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間聯(lián)絡(luò)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間與周期聯(lián)絡(luò).(3)用規(guī)律：即牛頓運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，尤其是周期公式、半徑公式.23/39考向1直線邊界磁場(chǎng)

帶電粒子在直線邊界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)(進(jìn)、出磁場(chǎng)含有對(duì)稱性，如圖8-2-9甲、乙、丙所表示).甲丙

乙圖

8-2-924/39

【典題5】(

年新課標(biāo)Ⅲ卷)如圖8-2-10所表示，空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里磁場(chǎng).在x≥0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0；x<0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為λB0(常數(shù)λ>1).一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入磁場(chǎng)，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子速度方向再次沿x軸正向時(shí)，求：(不計(jì)重力)(1)粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間.(2)粒子與O點(diǎn)間距離.圖8-2-1025/39

解：(1)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng).設(shè)在x≥0區(qū)域，圓周半徑為R1；在x<0區(qū)域，圓周半徑為R2.由洛倫茲力公式及牛頓運(yùn)動(dòng)定律得26/3927/39考向2圓形邊界磁場(chǎng)

帶電粒子在圓形邊界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖8-2-11所表示). 圖8-2-1128/39

【典題6】(

年新課標(biāo)Ⅱ卷)如圖8-2-12所表示，虛線所示圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面勻強(qiáng)磁場(chǎng)，P為磁場(chǎng)邊界上一點(diǎn).大量相同帶電粒子以相同速率經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，在紙面內(nèi)沿不一樣方向射入磁場(chǎng).若粒子射入速率為v1，這些粒子在磁場(chǎng)邊界出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上；若粒子射入速率為v2，對(duì)應(yīng)出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上.不計(jì)重力及帶電粒子之間相互作用.則v2∶v1

為()圖8-2-1229/39 圖8-2-13

答案：C30/39

【遷移拓展】如圖8-2-14所表示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)Δt時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，OC與OB成60°

)不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)? 圖8-2-14

1A.Δt

2B.2Δt

1C.Δt

3D.3Δt答案：B31/39帶電粒子在磁場(chǎng)中極值、臨界問題

(1)以題目中“恰好”“最大”“最高”“最少”等詞語(yǔ)為突破口，利用動(dòng)態(tài)思維，尋找臨界點(diǎn)，確定臨界狀態(tài)，根據(jù)粒子速度方向找出半徑方向，同時(shí)由磁場(chǎng)邊界和題設(shè)條件畫好軌跡、定好圓心，建立幾何關(guān)系.(2)尋找臨界點(diǎn)慣用結(jié)論：①剛好穿出磁場(chǎng)邊界條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡與邊界相切.②當(dāng)速度v一定時(shí)，弧長(zhǎng)(或弦長(zhǎng))越長(zhǎng)，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng).③當(dāng)速度v改變時(shí)，圓心角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng).32/39

【典題7】(

年河北石家莊調(diào)研)如圖8-2-15所表示，在xOy平面第一象限內(nèi)，x＝4d處平行于y軸放置一個(gè)長(zhǎng)l＝d粒子吸收板AB，在AB左側(cè)存在垂直于紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng).在原點(diǎn)O處有一粒子源，可沿y軸正方向射出質(zhì)量為m、電荷量為＋q不一樣速率帶電粒子，不計(jì)粒子重力.圖8-2-1533/39

(1)若射出粒子能打在AB板上，求粒子速率v范圍. (2)若在點(diǎn)C(8d,0)處放置一粒子回收器，在B、C間放一擋板(粒子與擋板碰撞無(wú)能量損失)，為回收恰從B點(diǎn)進(jìn)入AB右側(cè)區(qū)間粒子，需在AB右側(cè)加一垂直于紙面向外勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)，求此磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和這類粒子從O點(diǎn)發(fā)射到進(jìn)入回收器所用時(shí)間.

解：(1)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，設(shè)粒子速率為v1

時(shí)，恰好打在吸收板AB

A點(diǎn)，由圖8-2-16中幾何關(guān)系可知粒子軌道半徑r1