还剩30页未读，
继续阅读
2022-2023年高考物理一轮复习 磁场对运动电荷的作用 课件
展开
这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 磁场对运动电荷的作用 课件，共38页。PPT课件主要包含了洛伦兹力的方向，反方向，B和v，考点2，匀速直线，匀速圆周，qvB，确的是，答案B，图8-2-1等内容，欢迎下载使用。
(1)判定方法：应用左手定则,注意四指应指向电流的方向,即正电荷运动的方向同向或负电荷运动的_________.(2)方向特点：F洛⊥B,F洛⊥v,即F洛垂直于___________决定的平面.
带电粒子在匀强磁场中的运动
1.速度与磁场平行时：带电粒子不受洛伦兹力作用,在匀
强磁场中做__________运动.
2.速度与磁场垂直时：带电粒子受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度 v 做__________运动.
(2)轨道半径公式：R＝________.
【基础自测】1.带电荷量为＋q 的粒子在匀强磁场中运动,下列说法中正
A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B.如果把＋q 改为－q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直D.粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
解析：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度的方向有关.例如,当粒子速度与磁场垂直时,F＝qvB,当粒子速度与磁场平行时,F＝0.又由于洛伦兹力的方
向永远与粒子的速度方向垂直,速度方向不同时洛伦兹力的方向也不同,A 错误.因为＋q 改为－q 且速度反向时所形成的电流方向与原＋q 运动形成的电流方向相同,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由 F＝qvB 知大小不变,B 正确.因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角,C 错误.因为洛伦兹力总与速度方向垂直,因此洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力可改变粒子的运动方向,使粒子速度的方向不断改变,D 错误.
2.初速度为 v0 的电子,沿平行于通电长直导线的方向开始运动,直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图 8-2-1 所
A.电子将向右偏转,速率不变B.电子将向左偏转,速率改变
C.电子将向左偏转,速率不变D.电子将向右偏转,速率改变答案：A
3. 如图 8-2-2 所示,MN 为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出),一带电粒子从紧贴铝板上表面的 P 点垂直于铝板向上射出,从 Q点穿越铝板后到达 PQ 的中点 O.已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变,不计重力.铝板上方和下方的磁
4.如图 8-2-3 所示,在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,一质量为 m、电荷量为 e 的电子,从 a 点垂直磁感线以初速度 v 开始运动,经一段时间 t 后经过 b 点,a、b
连线与初速度方向的夹角为θ,则 t 为(图 8-2-3
热点 1 洛伦兹力的特点[热点归纳]
(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场
(2)当电荷运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也随之
(3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用.
(4)根据左手定则判断洛伦兹力方向,但一定先区分正、负
(5)洛伦兹力一定不做功.
2.洛伦兹力与电场力的比较：
【典题 1】四根等长的导线固定在正方体的四条沿 x 轴方向的棱上,并通以等大的电流,方向如图 8-2-4 所示.正方体的中心 O 处有一粒子源在不断地沿 x轴负方向喷射电子,则电子刚被喷射出时受到的洛伦兹力方向
)A.沿 y 轴负方向B.沿 y 轴正方向C.沿 z 轴正方向
解析：沿 x 轴负方向观察,根据右手螺旋定则,判断出四根导线在 O 点产生的合磁场方向沿 z 轴负方向,电子初速度方向沿 x 轴负方向,即垂直纸面向里,根据左手定则,判断出洛伦兹力方向沿 y 轴正方向,即 B 正确.
洛伦兹力与电场力的比较
【典题 2】(多选)如图8-2-5所示,质量为 m、带电量为＋q的三个相同的带电小球甲、乙、丙,从同一高度以初速度 v0 水平抛出,乙球处于竖直向下的匀强电场中,丙球处于垂直纸面向里的匀强磁场中,它们落地的时间分别为t甲、t乙、t丙,落地时的速度大小分别为v甲、v乙、v丙,则下列判断正
A.t甲＝t乙＝t丙 B.t丙>t甲>t乙C.v乙>v甲＝v丙 D.v甲
【典题 3】(多选)如图 8-2-6 所示,甲是不带电的绝缘物块,乙是带负电的物块,甲、乙叠放在一起,置于粗糙的绝缘水平地板上,地板上方空间有垂直于纸面向里的匀强磁场.现加一水平向左的匀强电场,发现甲、
乙一起向右加速运动.在加速运动阶段(
A.甲、乙两物块一起做加速度减小的加速运动B.甲、乙两物块间的摩擦力不变C.乙物块与地面之间的摩擦力不断增大D.甲、乙两物体可能做匀加速直线运动
解析：对整体受力分析,地面对乙物块的摩擦力 f＝μ(m甲 g
＋m乙g＋qvB),因为整体做加速运动,故地面对乙物块的摩擦力逐渐增大,C正确；对整体根据牛顿第二定律得qE－μ(m甲g＋m乙g＋qvB)＝(m甲＋m乙)a,整体的加速度逐渐减小,A正确,D错误；对甲物体受力分析,根据牛顿第二定律得f1＝m甲a,加速度减小,则两物块间的摩擦力减小,B错误.
带电粒子在磁场中运动的半径公式和周期公式
【典题 4】有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的 k 倍,两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与Ⅰ中运动的电子相比,Ⅱ
A.运动轨迹的半径是Ⅰ中的 k 倍B.加速度的大小是Ⅰ中的 k 倍C.做圆周运动的周期是Ⅰ中的 k 倍D.做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等
带电粒子在有界磁场中的运动
[热点归纳]1.带电粒子在匀强磁场中圆周运动分析(1)圆心的确定方法
若已知粒子轨迹上的两点的速度方向,则可根据
洛伦兹力 F⊥v,分别确定两点处洛伦兹力 F 的方向,其交点即为圆心,如图 8-2-7 甲；
若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速
度方向,则可画出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线,中垂线与速度方向垂线的交点即为圆心,如图乙.
2.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题“三
带电粒子在直线边界磁场中的运动(进、出磁场具有对称性,如图 8-2-8 甲、乙、丙所示).
【典题 5】如图 8-2-9 所示,空间存在方向垂直于纸面(xOy 平面)向里的磁场.在 x≥0 区域,磁感应强度的大小为 B0；x<0 区域,磁感应强度的大小为λB0(常数λ>1).一质量为 m、电荷量为 q(q>0)的带电粒子以速度 v0 从坐标原点O 沿 x 轴正方向射入磁场,此时开始计时,当粒子的速度方向再次沿 x 轴正向时,求：(不计重力)
(1)粒子运动的时间.(2)粒子与 O 点间的距离.
带电粒子在圆形边界磁场中的运动(沿径向射入必沿径向射出,如图 8-2-10 所示).图 8-2-10
【典题 6】如图8-2-11所示,在某空间存在一面积足够大的匀强磁场区域,在该区域中心有一半径为 R 的圆,O 为圆心,圆内的磁场垂直纸面向里,圆外的磁场垂直纸面向外,磁场的磁感应强度为 B.如果在 P 点有一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子沿半径方向射入,它在磁场中做圆周运动的轨迹半径也为 R,求：
(1)带电粒子的初速度大小.(2)带电粒子回到 P 点所需的时间.
解：根据洛伦兹力提供向心力,即可求出带电粒子的初速度大小；画出粒子运动轨迹,结合粒子在磁场中做圆周运动的周期,即可求出带电粒子回到 P 点所需的时间.
(2)因为粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径也为 R,所以它在圆形区域内的轨迹是四分之一圆弧,如图 D56 所示,是圆O1 的一部分；离开圆形区域后,所受洛伦兹力方向相反,以 O2 为圆心做圆周运动,经过四分之三弧长后又进入圆形区域……,这样依次以 O1、O2、O3、O4 为圆心做部分圆周运动
【迁移拓展】如图 8-2-12 所示,在半径为 R 的圆形区域内,有垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为 B,AC 为圆的直径,一质量为 m、电荷量为 q 的粒子从 A 点射入磁场区域,速度方向与 AC 夹角为θ,粒子最后从 C 点离开
磁场,下列说法正确的是(A.该粒子带负电荷
解析：由左手定则可知,该粒子带正电荷,运动轨迹如图D57 所示.图 D57
带电粒子在磁场中的极值、临界问题
(1)以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口,运用动态思维,寻找临界点,确定临界状态,根据粒子的速度方向找出半径方向,同时由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心,建立几何关系.
(2)寻找临界点常用的结论：
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
②当速度 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当速度 v 变化时,圆心角越大,运动时间越长.
【典题 7】如图 8-2-13 所示,空间存在方向垂直纸面的匀强磁场,一粒子发射源 P 位于足够大绝缘平板 MN 的上方距离为 d 处,在纸面内向各个方向发射速率均为 v 的同种带电粒子,不考虑粒子间的相互作用和粒子重力,
已知粒子做圆周运动的半径大小也为 d,则粒子(A.能打在板上的区域长度为 2dB.能打在板上离 P 点的最远距离为 2d
【触类旁通】如图8-2-14所示,正方形 abcd 区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,O 点是 cd 边的中点.一个带正电的粒子(重力忽略不计)从 O 点沿纸面以垂直于 cd 边的速度射入正方形区域内,经过时间 t0 刚好从 c点射出磁场.现设法使该带电粒子从 O 点沿纸面以与 Od 成 45°的方向(如图中虚线所示),以各种不同的速率射入正方形内,
那么下列说法正确的是(
A.若该带电粒子从 ab 边射出磁场,它在磁场中经历的时间
B.若该带电粒子从 bc 边射出磁场,它在磁场中经历的时间
C.若该带电粒子从 cd 边射出磁场,它在磁场中经历的时间
D.该带电粒子不可能刚好从正方形的某个顶点射出
(1)判定方法：应用左手定则,注意四指应指向电流的方向,即正电荷运动的方向同向或负电荷运动的_________.(2)方向特点：F洛⊥B,F洛⊥v,即F洛垂直于___________决定的平面.
带电粒子在匀强磁场中的运动
1.速度与磁场平行时：带电粒子不受洛伦兹力作用,在匀
强磁场中做__________运动.
2.速度与磁场垂直时：带电粒子受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度 v 做__________运动.
(2)轨道半径公式：R＝________.
【基础自测】1.带电荷量为＋q 的粒子在匀强磁场中运动,下列说法中正
A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B.如果把＋q 改为－q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直D.粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
解析：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度的方向有关.例如,当粒子速度与磁场垂直时,F＝qvB,当粒子速度与磁场平行时,F＝0.又由于洛伦兹力的方
向永远与粒子的速度方向垂直,速度方向不同时洛伦兹力的方向也不同,A 错误.因为＋q 改为－q 且速度反向时所形成的电流方向与原＋q 运动形成的电流方向相同,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由 F＝qvB 知大小不变,B 正确.因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角,C 错误.因为洛伦兹力总与速度方向垂直,因此洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力可改变粒子的运动方向,使粒子速度的方向不断改变,D 错误.
2.初速度为 v0 的电子,沿平行于通电长直导线的方向开始运动,直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图 8-2-1 所
A.电子将向右偏转,速率不变B.电子将向左偏转,速率改变
C.电子将向左偏转,速率不变D.电子将向右偏转,速率改变答案：A
3. 如图 8-2-2 所示,MN 为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出),一带电粒子从紧贴铝板上表面的 P 点垂直于铝板向上射出,从 Q点穿越铝板后到达 PQ 的中点 O.已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变,不计重力.铝板上方和下方的磁
4.如图 8-2-3 所示,在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,一质量为 m、电荷量为 e 的电子,从 a 点垂直磁感线以初速度 v 开始运动,经一段时间 t 后经过 b 点,a、b
连线与初速度方向的夹角为θ,则 t 为(图 8-2-3
热点 1 洛伦兹力的特点[热点归纳]
(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场
(2)当电荷运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也随之
(3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用.
(4)根据左手定则判断洛伦兹力方向,但一定先区分正、负
(5)洛伦兹力一定不做功.
2.洛伦兹力与电场力的比较：
【典题 1】四根等长的导线固定在正方体的四条沿 x 轴方向的棱上,并通以等大的电流,方向如图 8-2-4 所示.正方体的中心 O 处有一粒子源在不断地沿 x轴负方向喷射电子,则电子刚被喷射出时受到的洛伦兹力方向
)A.沿 y 轴负方向B.沿 y 轴正方向C.沿 z 轴正方向
解析：沿 x 轴负方向观察,根据右手螺旋定则,判断出四根导线在 O 点产生的合磁场方向沿 z 轴负方向,电子初速度方向沿 x 轴负方向,即垂直纸面向里,根据左手定则,判断出洛伦兹力方向沿 y 轴正方向,即 B 正确.
洛伦兹力与电场力的比较
【典题 2】(多选)如图8-2-5所示,质量为 m、带电量为＋q的三个相同的带电小球甲、乙、丙,从同一高度以初速度 v0 水平抛出,乙球处于竖直向下的匀强电场中,丙球处于垂直纸面向里的匀强磁场中,它们落地的时间分别为t甲、t乙、t丙,落地时的速度大小分别为v甲、v乙、v丙,则下列判断正
A.t甲＝t乙＝t丙 B.t丙>t甲>t乙C.v乙>v甲＝v丙 D.v甲
【典题 3】(多选)如图 8-2-6 所示,甲是不带电的绝缘物块,乙是带负电的物块,甲、乙叠放在一起,置于粗糙的绝缘水平地板上,地板上方空间有垂直于纸面向里的匀强磁场.现加一水平向左的匀强电场,发现甲、
乙一起向右加速运动.在加速运动阶段(
A.甲、乙两物块一起做加速度减小的加速运动B.甲、乙两物块间的摩擦力不变C.乙物块与地面之间的摩擦力不断增大D.甲、乙两物体可能做匀加速直线运动
解析：对整体受力分析,地面对乙物块的摩擦力 f＝μ(m甲 g
＋m乙g＋qvB),因为整体做加速运动,故地面对乙物块的摩擦力逐渐增大,C正确；对整体根据牛顿第二定律得qE－μ(m甲g＋m乙g＋qvB)＝(m甲＋m乙)a,整体的加速度逐渐减小,A正确,D错误；对甲物体受力分析,根据牛顿第二定律得f1＝m甲a,加速度减小,则两物块间的摩擦力减小,B错误.
带电粒子在磁场中运动的半径公式和周期公式
【典题 4】有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的 k 倍,两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与Ⅰ中运动的电子相比,Ⅱ
A.运动轨迹的半径是Ⅰ中的 k 倍B.加速度的大小是Ⅰ中的 k 倍C.做圆周运动的周期是Ⅰ中的 k 倍D.做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等
带电粒子在有界磁场中的运动
[热点归纳]1.带电粒子在匀强磁场中圆周运动分析(1)圆心的确定方法
若已知粒子轨迹上的两点的速度方向,则可根据
洛伦兹力 F⊥v,分别确定两点处洛伦兹力 F 的方向,其交点即为圆心,如图 8-2-7 甲；
若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速
度方向,则可画出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线,中垂线与速度方向垂线的交点即为圆心,如图乙.
2.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题“三
带电粒子在直线边界磁场中的运动(进、出磁场具有对称性,如图 8-2-8 甲、乙、丙所示).
【典题 5】如图 8-2-9 所示,空间存在方向垂直于纸面(xOy 平面)向里的磁场.在 x≥0 区域,磁感应强度的大小为 B0；x<0 区域,磁感应强度的大小为λB0(常数λ>1).一质量为 m、电荷量为 q(q>0)的带电粒子以速度 v0 从坐标原点O 沿 x 轴正方向射入磁场,此时开始计时,当粒子的速度方向再次沿 x 轴正向时,求：(不计重力)
(1)粒子运动的时间.(2)粒子与 O 点间的距离.
带电粒子在圆形边界磁场中的运动(沿径向射入必沿径向射出,如图 8-2-10 所示).图 8-2-10
【典题 6】如图8-2-11所示,在某空间存在一面积足够大的匀强磁场区域,在该区域中心有一半径为 R 的圆,O 为圆心,圆内的磁场垂直纸面向里,圆外的磁场垂直纸面向外,磁场的磁感应强度为 B.如果在 P 点有一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子沿半径方向射入,它在磁场中做圆周运动的轨迹半径也为 R,求：
(1)带电粒子的初速度大小.(2)带电粒子回到 P 点所需的时间.
解：根据洛伦兹力提供向心力,即可求出带电粒子的初速度大小；画出粒子运动轨迹,结合粒子在磁场中做圆周运动的周期,即可求出带电粒子回到 P 点所需的时间.
(2)因为粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径也为 R,所以它在圆形区域内的轨迹是四分之一圆弧,如图 D56 所示,是圆O1 的一部分；离开圆形区域后,所受洛伦兹力方向相反,以 O2 为圆心做圆周运动,经过四分之三弧长后又进入圆形区域……,这样依次以 O1、O2、O3、O4 为圆心做部分圆周运动
【迁移拓展】如图 8-2-12 所示,在半径为 R 的圆形区域内,有垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为 B,AC 为圆的直径,一质量为 m、电荷量为 q 的粒子从 A 点射入磁场区域,速度方向与 AC 夹角为θ,粒子最后从 C 点离开
磁场,下列说法正确的是(A.该粒子带负电荷
解析：由左手定则可知,该粒子带正电荷,运动轨迹如图D57 所示.图 D57
带电粒子在磁场中的极值、临界问题
(1)以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口,运用动态思维,寻找临界点,确定临界状态,根据粒子的速度方向找出半径方向,同时由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心,建立几何关系.
(2)寻找临界点常用的结论：
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
②当速度 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当速度 v 变化时,圆心角越大,运动时间越长.
【典题 7】如图 8-2-13 所示,空间存在方向垂直纸面的匀强磁场,一粒子发射源 P 位于足够大绝缘平板 MN 的上方距离为 d 处,在纸面内向各个方向发射速率均为 v 的同种带电粒子,不考虑粒子间的相互作用和粒子重力,
已知粒子做圆周运动的半径大小也为 d,则粒子(A.能打在板上的区域长度为 2dB.能打在板上离 P 点的最远距离为 2d
【触类旁通】如图8-2-14所示,正方形 abcd 区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,O 点是 cd 边的中点.一个带正电的粒子(重力忽略不计)从 O 点沿纸面以垂直于 cd 边的速度射入正方形区域内,经过时间 t0 刚好从 c点射出磁场.现设法使该带电粒子从 O 点沿纸面以与 Od 成 45°的方向(如图中虚线所示),以各种不同的速率射入正方形内,
那么下列说法正确的是(
A.若该带电粒子从 ab 边射出磁场,它在磁场中经历的时间
B.若该带电粒子从 bc 边射出磁场,它在磁场中经历的时间
C.若该带电粒子从 cd 边射出磁场,它在磁场中经历的时间
D.该带电粒子不可能刚好从正方形的某个顶点射出
相关课件
高考物理一轮复习第10章第2节磁场对运动电荷的作用课件： 这是一份高考物理一轮复习第10章第2节磁场对运动电荷的作用课件，共60页。PPT课件主要包含了链接教材·夯基固本，qvBsinθ，细研考点·突破题型，求时间的两种方法等内容，欢迎下载使用。
高考物理一轮复习课时作业26磁场对运动电荷的作用课件： 这是一份高考物理一轮复习课时作业26磁场对运动电荷的作用课件，共49页。
高考物理一轮复习第10章磁场第2节磁场对运动电荷的作用课件： 这是一份高考物理一轮复习第10章磁场第2节磁场对运动电荷的作用课件，共48页。PPT课件主要包含了必备知识预案自诊，知识梳理，运动电荷，反方向，洛伦兹力，qvBsinθ，qvB，匀速直线，匀速圆周，考点自诊等内容，欢迎下载使用。
