《高考物理（课标）大一轮复习课件：第九章 第2节 磁场对运动电荷的作用 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理（课标）大一轮复习课件：第九章 第2节 磁场对运动电荷的作用 .pptx（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2节 磁场对运动电荷的作用 核心考点 2 知识梳理考点自诊 一 洛伦兹力 洛伦兹力的方向和洛伦兹力的公式 1 洛伦兹力 磁场对 运动电荷 的作用力叫洛伦兹力 2 洛伦兹力的方向 1 判定方法 左手定则 掌心 磁感线 垂直 穿入掌心 四指 指向正电荷运动的方向或负电荷运动的 反方向 拇指 指向 洛伦兹力 的方向 2 方向特点 F B F v 即F垂直于B和v决定的 平面 核心考点 3 知识梳理考点自诊 3 洛伦兹力的大小 F qvBsin 为v与B的夹角 如图所示 1 v B 0 或180 洛伦兹力F 0 2 v B时 90 洛伦兹力F qvB 3 v 0时 洛伦兹力F 0 核心考点 4 知识
2、梳理考点自诊 4 洛伦兹力与电场力的比较 核心考点 5 知识梳理考点自诊 二 带电粒子在匀强磁场中的运动 1 若v B 带电粒子以入射速度v做 匀速直线 运动 2 若v B 带电粒子在垂直于磁感线的平面内 以入射速度v做 匀 速圆周 运动 3 基本公式 核心考点 6 知识梳理考点自诊 1 判断下列说法的正误 1 洛伦兹力的方向 粒子运动方向 磁场方向两两相互垂直 2 带电粒子的速度大小相同 所受洛伦兹力不一定相同 3 洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力 4 粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变 5 运动电荷进入磁场后 无其他力作用 可能做匀速直线运动 答案 答案 关闭 1 2 3 4
3、5 6 核心考点 7 知识梳理考点自诊 2 2018 山西太原二模 目前 我国柔性直流输电技术世界领先 上海南汇风电场柔性直流输电工程 输送容量为2 104 kW 直流电 压等级 30 kV 设某段输电线路的两导线在同一竖直平面内 若宇 宙射线中的质子 电子以速率v0到达输电线所在处 不考虑地磁场 的影响和粒子速率的变化 质子的运动轨迹大致是下图中的 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 核心考点 8 知识梳理考点自诊 3 2018 湖北仙桃 天门 潜江三市期末 如图所示 在圆形区域 内 存在垂直纸面向外的匀强磁场 ab是圆的一条水平直径 一带 电粒子从a点射入磁场 速度大小为2v 方向斜向上与
4、ab成30 角时 粒子恰好从b点飞出磁场 在磁场中运动的时间为t 若相同的粒子从 a点沿ab方向射入磁场 速度大小为v 则粒子在磁场中运动的时间 为 不计带电粒子所受重力 B 核心考点 9 知识梳理考点自诊 解析 粒子在磁场中做圆周运动的周期 与粒子速率无关 设 圆形区域半径为R 粒子运动轨迹如图所示 核心考点 10 知识梳理考点自诊 核心考点 11 知识梳理考点自诊 4 2018 湖南三湘名校大联考 如图所示 在间距为d的竖直虚线 MN PQ区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场 一质量为m 电荷 量为 q的带电粒子沿与竖直方向成60 的方向 从A点以速度v0进 入匀强磁场 不计粒子的重力 若要使
5、粒子从MN飞出磁场 则磁感 应强度的最小值为 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 12 命题点一命题点二命题点三 带电粒子在磁场中的圆周运动 1 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的思想方法和理论依 据 一般说来 要把握好 一找圆心 二定半径 三求时间 的分析方 法 在具体问题中 要依据题目条件和情景而定 解题的理论依据 主要 随堂巩固 13 命题点一命题点二命题点三 2 圆心的确定 1 已知入射点 入射方向和出射点 出射方向时 可通过入射点 和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线 两条直线的交点就 是圆弧轨道的圆心 如图甲所示 随堂巩固 14 命题点一命题点二命题点三 2 已知入
6、射方向和入射点 出射点的位置时 可以通过入射点作 入射方向的垂线 连接入射点和出射点 作其中垂线 这两条垂线的 交点就是圆弧轨道的圆心 如图乙所示 3 带电粒子在不同边界磁场中的运动 直线边界 进出磁场具有对称性 如图丙所示 随堂巩固 15 命题点一命题点二命题点三 平行边界 存在临界条件 如图丁所示 圆形边界 沿径向射入必沿径向射出 如图戊所示 随堂巩固 16 命题点一命题点二命题点三 3 半径的确定和计算 方法二 由几何方法求 一般由数学知识 勾股定理 三角函数 等 计算来确定 4 时间的计算方法 随堂巩固 17 命题点一命题点二命题点三 典例1 2016 全国卷 一圆筒处于磁感应强度大小
7、为B的匀强磁 场中 磁场方向与筒的轴平行 筒的横截面如图所示 图中直径MN 的两端分别开有小孔 筒绕其中心轴以角速度 顺时针转动 在该 截面内 一带电粒子从小孔M射入筒内 射入时的运动方向与MN成 30 角 当筒转过90 时 该粒子恰好从小孔N飞出圆筒 不计重 力 若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞 则带电粒子的比荷为 A 随堂巩固 18 命题点一命题点二命题点三 解析 如图为筒转过90 前后各点位置和粒子运动轨迹示意图 M N 分别为入射点和出射点 分别作入射速度的垂线和MN 的中 垂线 交点即为轨迹圆的圆心O 随堂巩固 19 命题点一命题点二命题点三 根据题意 NMN 45 O M与NM延长线的
8、夹角为60 所以 O MN 75 MO N 30 即轨迹圆的圆心角为30 转动筒的 思维点拨 当筒转过90 时 该粒子恰好从小孔N飞出圆筒 粒子在磁场中 做圆周运动的轨迹 圆周运动的圆弧所对的圆心角 粒子 在磁场中运动的时间 随堂巩固 20 命题点一命题点二命题点三 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动解题 三步法 随堂巩固 21 命题点一命题点二命题点三 即学即练 1 2017 全国卷 如图 虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面 的匀强磁场 P为磁场边界上的一点 大量相同的带电粒子以相同 的速率经过P点 在纸面内沿不同方向射入磁场 若粒子射入速率 为v1 这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆
9、周上 若粒子 射入速率为v2 相应的出射点分布在三分之一圆周上 不计重力及 带电粒子之间的相互作用 则v2 v1为 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 22 命题点一命题点二命题点三 2 2016 四川卷 如图所示 正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的 匀强磁场 一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域 当速度大 小为vb时 从b点离开磁场 在磁场中运动的时间为tb 当速度大小为vc 时 从c点离开磁场 在磁场中运动的时间为tc 不计粒子重力 则 A vb vc 1 2 tb tc 2 1 B vb vc 2 1 tb tc 1 2 C vb vc 2 1 tb tc 2 1
10、D vb vc 1 2 tb tc 1 2 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 23 命题点一命题点二命题点三 3 2018 重庆期末 如图所示 在0 x 3a的区域内存在与xOy平面 垂直的匀强磁场 磁感应强度大小为B 在t 0时刻 从原点O发射一 束等速率的相同的带电粒子 速度方向与y轴正方向的夹角分布在 0 90 范围内 其中 沿y轴正方向发射的粒子在t t0时刻刚好从 磁场右边界上P 3a a 点离开磁场 不计粒子重力 下列说法正确 的是 A 粒子在磁场中做圆周运动的半径为3a D 带电粒子在磁场中运动的最长时间为2t0 D 随堂巩固 24 命题点一命题点二命题点三 随堂巩固
11、 25 命题点一命题点二命题点三 4 2019 河北张家口月考 如图所示 半径为R的圆形区域内有垂直 纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为B 一带正电粒子以速度v0从A 点沿直径AC方向射入磁场 从D点离开磁场 半径OD与OC成60 角 不计粒子重力 则带电粒子的比荷为 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 26 命题点一命题点二命题点三 5 2018 福建厦门质检 如图所示 在平面直角坐标系中有一个垂直 纸面向里的圆形匀强磁场 其边界过原点O和y轴上的点a 0 L 一 质量为m 电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射 入磁场 并从x轴上的b点射出磁场 此时速度方向与x轴正方
12、向的夹 角为60 下列说法中正确的是 A 电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为 0 0 B 电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为 0 2L 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 27 命题点一命题点二命题点三 带电粒子在磁场中运动的多解问题 随堂巩固 28 命题点一命题点二命题点三 随堂巩固 29 命题点一命题点二命题点三 典例2 多选 2018 河南商丘模拟 一质量为m 电荷量为q的负电 荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷沿固定的光滑 轨道做匀速圆周运动 若磁场方向垂直于它的运动平面 且作用在 负电荷的电场力恰好是磁场力的三倍 则负电荷做圆周运动的角速 度可能是 答案解析解析
13、关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 30 命题点一命题点二命题点三 思维点拨 磁场方向垂直于它的运动平面 可知B的方向有两种 可能 负电荷的角速度出现可能 的原因是电场力和洛伦兹力的 方向是同向还是反向 通过本题的训练 可以训练思维的严密性和全面性 使科学思维素 养得到提升 随堂巩固 31 命题点一命题点二命题点三 即学即练 6 多选 2018 河南三门峡期末 如图 宽度为d的有界匀强磁场 磁感 应强度为B MM 和NN 是它的两条边界线 现有质量为m 电荷量为 q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入 要使粒子不能从边界NN 射 出 粒子入射速率v的最大可能是 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂
14、巩固 32 命题点一命题点二命题点三 7 多选 2018 安徽皖南八校第二次联考 如图所示 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 若从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内 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30 的方向 如图中虚线所示 以各种不同的速率射入 正方形内 那么下列说法中正确的是 A 该带电粒子不可能刚好从正方形的某个顶点射出磁场 ABC 随堂巩固 33 命题点一命题点二命题点三 解析 由题 带电粒子以垂直于cd边的速度射入正方形 内 经过时间t0刚好从c点射出磁场 则知带电
15、粒子的运 动周期为T 2t0 A 作出粒子恰好从各边射出的轨迹 发现粒子不可能经过正方形的某顶点 故A正确 B 作 出粒子恰好从ab边射出的轨迹 由几何关系知圆心角不大于150 在磁 场中经历的时间不大于5 12个周期 即5t0 6 圆心角不小于60 在磁场 中经历的时间不小于1 6个周期 即t0 3 故B正确 C 作出粒子恰好从bc 边射出的轨迹 由几何关系知圆心角不大于240 在磁场中经历的时 间不大于2 3个周期 即4t0 3 圆心角不小于150 在磁场中经历的时间 不小于5 12个周期 即5t0 6 故C正确 D 若该带电粒子在磁场中经历 的时间是5 6个周期 即5t0 3 粒子轨迹的
16、圆心角为 5 3 速度的偏 向角也为5 3 根据几何知识得知 粒子射出磁场时与磁场边界的夹角 为30 必定从cd射出磁场 故D错误 故选 ABC 随堂巩固 34 命题点一命题点二命题点三 8 多选 2018 湖南益阳调研 如图所示 在某空间的一个区域内有 一直线PQ与水平面成45 角 在PQ两侧存在垂直于纸面且方向相 反的匀强磁场 磁感应强度大小均为B 位于直线上的a点有一粒子 源 能不断地水平向右发射速率不等的相同粒子 粒子带正电 电荷 量为q 质量为m 所有粒子运动过程中都经过直线PQ上的b点 已知 ab d 不计粒子重力及粒子相互间的作用力 则粒子的速率可能为 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 35 命题点一命题点二命题点三 带电粒子在有界磁场中的临界极值问题 以题目中的 恰好 最大 最高 至少 等词语为突破口 借助半 径r和速度v 或磁感应强度B 之间的约束关系进行动态运动轨迹分 析 确定轨迹圆和边界的关系 找出临界点 如 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迹与 边界相切 据此可以确定速度 磁感应强度 轨迹半径 磁场区域 面积等方面的极值 2 当速
