《浙江省高考物理选考总复习配套课件第八章第2讲磁场对运动电荷的作用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省高考物理选考总复习配套课件第八章第2讲磁场对运动电荷的作用（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章磁场 第2讲磁场对运动电荷的作用 考试标准 必考考点自清 课时训练 加试题型突破 内容索引 必考考点自清 一 运动电荷在磁场中受到的力1 洛伦兹力的方向 1 判定方法左手定则 掌心 磁感线穿入掌心 四指 指向正电荷运动的方向或负电荷运动的 拇指 指向的方向 2 方向特点 F B F v 即F垂直于B和v决定的 注意 洛伦兹力不做功 答案 垂直 反方向 洛伦兹力 平面 2 洛伦兹力的大小 1 v B时 洛伦兹力F 0 或180 2 v B时 洛伦兹力F 90 3 v 0时 洛伦兹力F 0 答案 0 qvB 深度思考 判断下列说法是否正确 1 洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力 2 粒子
2、在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变 3 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 4 带电粒子只要速度大小相同 所受洛伦兹力就相同 答案 二 带电粒子在匀强磁场中的运动1 洛伦兹力的特点洛伦兹力对带电粒子 2 粒子的运动性质 1 若v0 B 则粒子不受洛伦兹力 在磁场中做 2 若v0 B 则带电粒子在匀强磁场中做 不做功 匀速直线运动 匀速圆周运动 答案 3 半径和周期公式 1 由qvB m 得 r 2 由v 得T 深度思考 判断下列说法是否正确 1 运动电荷进入磁场后 无其他力作用 可能做匀速直线运动 2 一个带电粒子 在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度的大小
3、无关 3 匀强磁场中 根据周期公式T 得出T与v成反比 答案 1 如图1所示 将蹄形磁铁的两极置于阴极射线管的两侧 管中的阴极射线 高速运动的电子流 发生了偏转 其原因是运动的电子受到了 A 重力B 摩擦力C 电场力D 洛伦兹力 1 2 3 4 5 图1 2 多选 关于洛伦兹力方向的判定 以下说法正确的是 A 用左手定则判定洛伦兹力方向时 四指指向 与电荷定向运动方向相同B 用左手定则判定洛伦兹力方向时 四指指向 与电荷定向运动形成的等效电流方向相同C 正电荷在磁场中受洛伦兹力的方向即是该处磁场方向D 若将在磁场中的运动电荷 q换为 q且速度方向反向 则洛伦兹力方向不变 1 2 3 4 5 3
4、 下列各图中 运动电荷的速度方向 磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是 1 2 3 4 5 4 两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同 方向平行 一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子 不计重力 从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后 粒子的 A 轨道半径减少 角速度增大B 轨道半径减少 角速度减少C 轨道半径增大 角速度增大D 轨道半径增大 角速度减少 1 2 3 4 5 5 甲 乙两个质量和电荷量都相同的带正电的粒子 重力及粒子之间的相互作用力不计 分别以速度v甲和v乙垂直磁场方向射入匀强磁场中 且v甲 v乙 下列各图中的v表示粒子射入磁场的方向 则甲 乙两个粒子的运动轨迹正确的
5、是 返回 1 2 3 4 5 加试题型突破 命题点一对洛伦兹力的理解 例1如图2甲所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图 电流方向如图乙所示 试判断图乙中垂直纸面向外而来的电子束将向哪边偏转 A 向上B 向下C 向左D 向右 解析 方法感悟 图2 解析由安培定则可知两侧线圈内的磁场方向向上 则通过圆环中间区域的磁场方向向下 根据左手定则可知电子束将向左偏转 故选项C正确 方法感悟 洛伦兹力方向的确定方法1 确定洛伦兹力的方向需要用左手定则 还需明确运动电荷的电性 特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向应相反 2 洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直 即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电
6、荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面 3 当电荷运动方向发生变化时 洛伦兹力的方向也随之变化 题组阶梯突破 1 一束混合粒子流从一发射源射出后 进入如图3所示的磁场 分离为1 2 3三束 则下列说法正确的是 A 1带负电B 2带正电C 2不带电D 3带正电 图3 1 2 3 4 5 6 2 如图4所示是电子射线管示意图 接通电源后 电子射线由阴极沿x轴正方向射出 在荧光屏上会看到一条亮线 要使荧光屏上的亮线向下 z轴负方向 偏转 下列措施可采用的是 A 加一磁场 磁场方向沿z轴负方向B 加一磁场 磁场方向沿y轴正方向C 加一磁场 磁场方向沿x轴正方向D 加一磁场 磁场方向沿y轴负方向 图4 1
7、 2 3 4 5 6 解析 解析电子沿x轴正方向运动 则电流沿x轴负方向 要使电子偏向z轴负方向 则电子所受洛伦兹力或电场力应沿z轴负方向 由此可知可加一磁场 磁场方向沿y轴正方向 1 2 3 4 5 6 3 关于静电力与洛伦兹力 以下说法正确的是 A 静电场中的电荷一定会受到静电力的作用 磁场中的运动电荷一定会受到洛伦兹力作用B 静电力一定会对电场中的运动电荷做功 而洛伦兹力对磁场中的运动电荷则一定不做功C 静电力方向与电场线方向平行 洛伦兹力方向与磁感线方向平行D 静电力和洛伦兹力的大小均与电荷量大小成正比 解析 1 2 3 4 5 6 解析电荷只要在电场中就会受到静电力作用 运动电荷在磁
8、场中 与磁场方向平行时 不会受到洛伦兹力的作用 故A错误 当电场力与电荷的速度方向相垂直时 则电场力对电荷不会做功 而洛伦兹力对磁场中的电荷不会做功 故B错误 电场力与电场线某点切线方向平行 洛伦兹力与磁场方向相互垂直 故C错误 根据静电力F k 洛伦兹力F qvB 故D正确 1 2 3 4 5 6 4 如图5所示 一个带正电q的带电体处于垂直于纸面向里的匀强磁场B中 带电体的质量为m 为了使它对水平的绝缘面恰好没有正压力 则应该 A 将磁感应强度B的值增大B 使磁场以速率v 向上运动C 使磁场以速率v 向右运动D 使磁场以速率v 向左运动 解析 图5 1 2 3 4 5 6 解析由于带电体对
9、水平绝缘面恰好没有正压力 则带电体受重力与洛伦兹力的作用 两者等大反向 再由左手定则判断可知此带电体必相对磁场向右运动 由平衡条件有Bqv mg v 故D正确 1 2 3 4 5 6 5 如图6所示 在竖直绝缘的平台上 一个带正电的小球以水平速度v0抛出 落在地面上的A点 若加一垂直纸面向里的匀强磁场 则小球的落点 A 仍在A点B 在A点左侧C 在A点右侧D 无法确定 解析 图6 1 2 3 4 5 6 解析加上磁场后 洛伦兹力虽不做功 但可以改变小球的运动状态 改变速度的方向 小球做曲线运动 在运动中任一位置受力如图所示 小球受到斜向上的洛伦兹力的作用 小球在竖直方向的加速度ay g 故小球
10、运动的时间将增加 由x v0t知 落点应在A点的右侧 1 2 3 4 5 6 解析由于带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向下的洛伦兹力作用 故物体对斜面的正压力增大 斜面对物体的滑动摩擦力增大 由于物体克服摩擦力做功增大 所以物体滑到底端时v变小 B正确 6 如图7所示 一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到底端时 速度为v 若加上一个垂直纸面向外的磁场 则滑到底端时 A v变大B v变小C v不变D 不能确定v的变化 图7 解析 1 2 3 4 5 6 例2 2015 浙江1月学考 35 如图8所示 粒子源P会发出电荷量相等的带电粒子 这些粒子经装置M加速并筛选后 能以相同的速度从A点垂直磁场
11、方向沿AB射入正方形匀强磁场ABCD 粒子1 粒子2分别从AD中点和C点射出磁场 不计粒子重力 则粒子1和粒子2 A 均带正电 质量之比为4 1B 均带负电 质量之比为1 4C 均带正电 质量之比为2 1D 均带负电 质量之比为1 2 命题点二带电粒子在磁场中的圆周运动 加试 图8 解析 方法感悟 解析由左手定则可判断 粒子1 2均带负电 由题图可知1和2的轨道半径之比为1 4 由r 和 可得1和2的质量之比为1 4 故选B 方法感悟 方法感悟 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动解题 三步法 1 画轨迹 即确定圆心 画出运动轨迹 2 找联系 轨道半径与磁感应强度 运动速度的联系 偏转角度与圆心角
12、运动时间的联系 在磁场中的运动时间与周期的联系 3 用规律 即牛顿运动定律和圆周运动的规律 特别是周期公式 半径公式 9 7 多选 2015 新课标全国 19 有两个匀强磁场区域 和 中的磁感应强度是 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 中运动的电子相比 中的电子 A 运动轨迹的半径是 中的k倍B 加速度的大小是 中的k倍C 做圆周运动的周期是 中的k倍D 做圆周运动的角速度与 中的相等 题组阶梯突破 7 8 解析 9 7 8 解析设电子的质量为m 速率为v 电荷量为q 则由牛顿第二定律得 qvB 8 空间虚线上方存在匀强磁场 磁感应强度为B 一群电子以不同速率v从边界
13、上的P点以相同的方向射入磁场 其中某一速率为v0的电子从Q点射出 如图9所示 已知电子入射方向与边界夹角为 则由以上条件可判断 A 该匀强磁场的方向是垂直纸面向外B 所有电子在磁场中的轨迹相同C 速度大的电子在磁场中运动对应的圆心角小D 所有电子的速度方向都改变了2 解析 图9 9 7 8 解析由图知 电子在P点受到的洛伦兹力方向沿P O 根据左手定则判断得知 匀强磁场的方向是垂直纸面向里 故A错误 电子进入磁场后受到洛伦兹力而做匀速圆周运动 由半径公式r 知 轨迹半径与电子的速率成正比 速率不同 轨迹半径不同 则轨迹就不同 故B错误 根据圆的对称性可知 所有电子离开磁场时速度方向与PQ线的夹
14、角都是 则所有电子的速度方向都改变了2 由几何知识得知 所有电子轨迹对应的圆心角都是2 则所有电子在磁场中运动的时间都相同 故C错误 D正确 9 7 8 9 两个质量相同 所带电荷量相等的带电粒子a b 以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域 其运动轨迹如图10 若不计粒子的重力 则下列说法正确的是 A a粒子带正电 b粒子带负电B a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大C b粒子动能较大D b粒子在磁场中运动时间较长 图10 解析 9 7 8 解析粒子向右运动 根据左手定则 b向上偏转 应当带正电 a向下偏转 应当带负电 故A错误 洛伦兹力提供向心力 即 qvB 得 r 故半径较大的
15、b粒子速度大 动能也大 故C正确 由公式 F洛 qvB 故速度大的b受洛伦兹力较大 故B错误 磁场中偏转角大的运动的时间也长 a粒子的偏转角大 因此a粒子在磁场中运动的时间较长 故D错误 9 7 8 例3 2016 宁波市联考 如图11所示 条形区域AA BB 中存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场 磁感应强度B的大小为0 3T AA BB 为磁场边界 它们相互平行 条形区域的长度足够长 宽度d 1m 一束带正电的某种粒子从AA 上的O点以大小不同的速度沿着与AA 成60 角方向射入磁场 当粒子的速度小于某一值v0时 粒子在磁场区域内的运动时间t0 4 10 8s 当粒子速度为v1时 刚好垂直边界
16、BB 射出磁场 取 3 不计粒子所受重力 求 命题点三带电粒子在有界磁场中的运动 加试 图11 1 粒子的比荷 解析答案 解析当粒子的速度小于某一值v0时 粒子不能从BB 离开磁场区域 只能从AA 边离开 无论粒子速度多大 在磁场中运动的时间都相同 轨迹如图所示 图中只画了一个粒子的轨迹 粒子在磁场区域内做圆周运动的圆心角均为 1 240 运动时间t0 T 答案 解得 又T 2 速度v0和v1的大小 解析当粒子速度为v0时 粒子在磁场内的运动轨迹刚好与BB 边界相切 此时有R0 R0sin30 d 答案2 108m s 方法感悟 解析答案 当粒子速度为v1时 刚好垂直边界BB 射出磁场区域 此时轨迹所对圆心角 2 30 有R1sin30 d 方法感悟 解决带电粒子的临界问题的技巧方法以题目中的 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 2 当速度v一定时 弧长 或弦长 越大 圆心角越大 则带电粒子在有界磁场中运动
