《高考物理大一轮复习 第八章 磁场 第2课时 磁场对运动电荷的作用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习 第八章 磁场 第2课时 磁场对运动电荷的作用课件（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第2课时磁场对运动电荷的作用课时磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力一、洛伦兹力1.定义定义：_在磁场中所受的力。在磁场中所受的力。2.大小大小：F _（为为v与与B的夹角）。的夹角）。（1）vB时，时，0或或180，洛伦兹力，洛伦兹力F _。（2）vB时，时，90，洛伦兹力，洛伦兹力F _。3.方方向向：FB，Fv，即即F垂垂直直于于_决决定定的的平平面面。（注注意：意：B和和v不一定垂直）不一定垂直）4.方向判断方法方向判断方法： _ 。 运动电荷运动电荷qvBsin 0qvBB和和v左手定则左手定则匀速直线匀速直线匀速圆周运动匀速圆周运动考点一运动电荷在磁场中受到的力（考点一运动电荷在磁场
2、中受到的力（c/c）要点突破要点突破1.洛伦兹力与安培力的关系洛伦兹力与安培力的关系（1）洛洛伦伦兹兹力力是是单单个个运运动动电电荷荷在在磁磁场场中中受受到到的的力力，而而安安培培力力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现。是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现。（2）尽尽管管安安培培力力是是自自由由电电荷荷定定向向移移动动时时受受到到的的洛洛伦伦兹兹力力的的宏宏观观表表现现，但但不不能能简简单单地地认认为为安安培培力力就就等等于于所所有有定定向向移移动动的的电电荷荷所受洛伦兹力的合力，只有当导体静止时能这样认为。所受洛伦兹力的合力，只有当导体静止时能这样认为。
3、（3）洛洛伦伦兹兹力力恒恒不不做做功功，但但安安培培力力却却可可以以做做功功。可可见见安安培培力力与洛伦兹力既有联系，又有区别。与洛伦兹力既有联系，又有区别。 2.洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力与电场力的比较洛洛伦兹伦兹力力电场电场力力作用作用条件条件运运动动电电荷荷的的速速度度方方向向与与B不不平平行行时时，运运动电动电荷才受到洛荷才受到洛伦兹伦兹力力带带电电粒粒子子只只要要处处在在电电场场中中，就就一定受到一定受到电场电场力力大小大小方向方向FqvB，方方向向与与B垂垂直直，与与v垂垂直直，用左手定用左手定则则判断判断FqE，F的的方方向向与与E同同向向或或反反向向特点特点洛洛伦兹伦兹力永
4、不做功力永不做功电电场场力力可可做做正正功功、负负功功或或不不做做功功相同点相同点反映了磁反映了磁场场和和电场电场都具有力的都具有力的性性质质典例剖析典例剖析【例例1】 有有关关电电荷荷所所受受电电场场力力和和洛洛伦伦兹兹力力的的说说法法中中，正正确确的的是是（）A.电荷在磁场中一定受磁场力的作用电荷在磁场中一定受磁场力的作用B.当电荷平行于电场方向运动时，不受电场力的作用当电荷平行于电场方向运动时，不受电场力的作用C.电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致D.电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向垂直电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向垂直 解
5、解析析当当电电荷荷在在磁磁场场中中静静止止或或者者速速度度方方向向与与磁磁场场方方向向平平行行时时，电电荷荷在在磁磁场场中中将将不不受受磁磁场场力力的的作作用用，选选项项A错错误误；而而电电荷荷在在电电场场中中一一定定受受电电场场力力的的作作用用，选选项项B错错误误；正正电电荷荷受受电电场场力力的的方方向向与与该该处处的的电电场场方方向向一一致致，选选项项C错错误误；电电荷荷若若受受磁磁场场力力，则则由由左左手手定定则可知受力方向与该处的磁场方向垂直则可知受力方向与该处的磁场方向垂直，选项选项D正确。正确。答案答案D【例例2】 如如图图所所示示，一一个个带带负负电电的的物物体体从从粗粗糙糙斜斜
6、面面顶顶端端滑滑到到底底端端，速速度度为为v。若若加加上上一一个个垂垂直直纸纸面面向向外外的的磁磁场场，则则滑滑到到底底端端时时（）A.v变大变大 B.v变小变小C.v不变不变 D.不能确定不能确定v的变化的变化 解解析析由由于于带带负负电电的的物物体体沿沿斜斜面面下下滑滑时时受受到到垂垂直直斜斜面面向向下下的的洛洛伦伦兹兹力力作作用用，故故物物体体对对斜斜面面的的正正压压力力增增大大，斜斜面面对对物物体体的的滑滑动动摩摩擦擦力力增增大大，由由于于物物体体克克服服摩摩擦擦力力做做功功增增大大，所所以以物物体体滑滑到到底底端端时时v变小变小，B正确。正确。答案答案B针对训练针对训练1.运运动动电
7、电荷荷在在磁磁场场中中受受到到洛洛伦伦兹兹力力的的作作用用，运运动动方方向向会会发发生生偏偏转转，这这一一点点对对地地球球上上的的生生命命来来说说有有十十分分重重要要的的意意义义。从从太太阳阳和和其其他他星星体体发发射射出出的的高高能能粒粒子子流流，称称为为宇宇宙宙射射线线，在在射射向向地地球球时时，由由于于地地磁磁场场的的存存在在，改改变变了了带带电电粒粒子子的的运运动动方方向向。对对地地球球起起到到了了保保护护作作用用。如如图图为为地地磁磁场场对对宇宇宙宙射射线线作作用用的的示示意意图图。现现有有来来自自宇宇宙宙的的一一束束质质子子流流，以以与与地地球球表表面面垂垂直直的的方方向向射射向向
8、赤赤道道上上空空的的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时将（）某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时将（）A.竖直向下沿直线射向地面竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地点向东偏转相对于预定地点向东偏转C.相对于预定地点稍向西偏转相对于预定地点稍向西偏转D.相对于预定地点稍向北偏转相对于预定地点稍向北偏转解析解析建立空间概念建立空间概念，根据左手定则不难确定根据左手定则不难确定B选项正确。选项正确。答案答案B2.下下列列各各图图中中，运运动动电电荷荷的的速速度度方方向向、磁磁感感应应强强度度方方向向和和电电荷荷的的受力方向之间的关系正确的是（）受力方向之间的关系正确的是（）解解析析根根据
9、据左左手手定定则则，A中中F方方向向应应向向上上，B中中F方方向向应应向向下下，故故A错误错误，B正确；正确；C、D中都是中都是vB，F0，故故C、D都错误。都错误。答案答案B 3.如如图图所所示示，一一束束电电子子流流沿沿管管的的轴轴线线进进入入螺螺线线管管，忽忽略略重重力力，电电子在管内的运动应该是（）子在管内的运动应该是（）A.当从当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动端通入电流时，电子做匀加速直线运动B.当从当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动端通入电流时，电子做匀加速直线运动C.不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D.不管从哪端通入电
10、流，电子都做匀速圆周运动不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动 解析解析电子的速度电子的速度vB、F洛洛0、电子做匀速直线运动。、电子做匀速直线运动。答案答案C 考点二带电粒子在匀强磁场中的运动（考点二带电粒子在匀强磁场中的运动（/d） 要点突破要点突破带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法（1）圆心的确定一般有以下几种情况：）圆心的确定一般有以下几种情况：已已知知粒粒子子运运动动轨轨迹迹上上两两点点的的速速度度方方向向，作作这这两两速速度度方方向向的的垂垂线线，交点即为圆心；交点即为圆心；已已知知粒粒子子入入射射点点、入入射射方方向向及及运
11、运动动轨轨迹迹上上的的一一条条弦弦，作作速速度度方方向的垂线及弦的垂直平分线，交点即为圆心；向的垂线及弦的垂直平分线，交点即为圆心；已已知知粒粒子子运运动动轨轨迹迹上上的的两两条条弦弦，作作两两条条弦弦的的垂垂直直平平分分线线，交交点点即为圆心。即为圆心。典例剖析典例剖析【例例1】 圆圆形形区区域域内内有有垂垂直直于于纸纸面面的的匀匀强强磁磁场场，三三个个质质量量和和电电荷荷量量都都相相同同的的带带电电粒粒子子a、b、c，以以不不同同的的速速率率沿沿着着AO方方向向对对准准圆圆心心O射射入入磁磁场场，其其运运动动轨轨迹迹如如图图所所示示。若若带带电电粒粒子子只只受受磁磁场场力的作用，则下列说法
12、正确的是（）力的作用，则下列说法正确的是（）A.a粒子速率最大粒子速率最大B.c粒子速率最大粒子速率最大C.a粒子在磁场中运动的时间最小粒子在磁场中运动的时间最小D.它们做圆周运动的周期它们做圆周运动的周期TaTbTc答案答案B【例例2】 （2017绍绍兴兴期期中中）如如图图所所示示，在在边边长长为为L的的正正方方形形区区域域内内有有垂垂直直于于纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，有有一一带带正正电电的的电电荷荷，从从D点点以以v0的的速速度度沿沿DB方方向向射射入入磁磁场场，恰恰好好从从A点点射射出出，已已知知电电荷荷的的质质量量为为m，带带电电荷荷量量为为q，不不计计电电荷荷的的重重力力
13、，则则下下列列说说法法正正确确的的是（）是（）答案答案A针对训练针对训练1.如如图图所所示示，半半径径为为r的的圆圆形形空空间间内内，存存在在着着垂垂直直于于纸纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场场，一一个个带带电电粒粒子子（不不计计重重力力），从从A点点沿沿半半径径方方向向以以速速度度v0垂垂直直于于磁磁场场方方向向射射入入磁磁场场中中，并并由由B点点射射出出，且且AOB120，则该粒子在磁场中运动的时间为（），则该粒子在磁场中运动的时间为（）答案答案D2.两两相相邻邻匀匀强强磁磁场场区区域域的的磁磁感感应应强强度度大大小小不不同同、方方向向平平行行。一一速速度度方方向向与与磁磁感感应应强强度度
14、方方向向垂垂直直的的带带电电粒粒子子（不不计计重重力力），从从较较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的（）强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的（）A.轨道半径减小，角速度增大轨道半径减小，角速度增大B.轨道半径减小，角速度减小轨道半径减小，角速度减小C.轨道半径增大，角速度增大轨道半径增大，角速度增大D.轨道半径增大，角速度减小轨道半径增大，角速度减小 答案答案D考点三带电粒子在有界磁场中临界问题（考点三带电粒子在有界磁场中临界问题（/d） 要点突破要点突破1.带电粒子在有界磁场中运动的三种常见情形带电粒子在有界磁场中运动的三种常见情形（1）直线边界（进出磁场具有对称性，如图所示）直线边界
15、（进出磁场具有对称性，如图所示） （2）平行边界（存在临界条件，如图所示）平行边界（存在临界条件，如图所示） （3）圆形边界（沿径向射入必沿径向射出，如图所示）圆形边界（沿径向射入必沿径向射出，如图所示）2.临界现象临界现象（1）当当带带电电粒粒子子进进入入设设定定的的有有界界磁磁场场后后，其其轨轨迹迹是是一一个个残残缺缺圆圆，题中往往会形成各种各样的临界现象。题中往往会形成各种各样的临界现象。（2）解解决决此此类类问问题题的的关关键键是是找找准准临临界界点点。找找临临界界点点的的方方法法是是以以题题目目中中的的“恰恰好好”“”“最最大大”“”“最最高高”“”“至至少少”等等词词语语为为突突破
16、破口口，借借助助半半径径R和和速速度度v（或或磁磁场场B）之之间间的的约约束束关关系系进进行行动动态态运运动动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点。轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点。 3.极值问题极值问题（1）刚刚好好穿穿出出磁磁场场边边界界的的条条件件是是带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中运运动动的的轨轨迹与边界相切。迹与边界相切。（2）当当速速度度v一一定定时时，弧弧长长越越长长，圆圆心心角角越越大大，则则带带电电粒粒子子在在有界磁场中运动的时间越长。有界磁场中运动的时间越长。（3）当速率）当速率v变化时，圆心角越大，运动时间越长。变化时，圆心角越大，运动时间越长。 典例
17、剖析典例剖析【例例1】 （2017杭杭州州模模拟拟）如如图图所所示示，质质量量均均为为m，电电荷荷量量大大小小均均为为q的的正正、负负离离子子均均从从磁磁场场边边界界上上的的一一点点A以以与与磁磁场场边边界界夹夹角角为为30的的初初速速度度v0射射入入到到磁磁场场中中，然然后后分分别别从从边边界界上上的的B点点和和C点点射射出出，已已知知磁磁感感应应强强度度大大小小为为B，方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里，正正、负离子重力不计。求：负离子重力不计。求：（1）AB、AC的长度；的长度；（2）正、负离子在磁场中运动时间之比。）正、负离子在磁场中运动时间之比。 解解析析（1）画画出出正正、负负离离子
18、子在在磁磁场场中中的的运运动动轨轨迹迹分分别别如如图图中中、所示。所示。【例例2】 矩矩形形区区域域abcd（包包括括边边界界）充充满满磁磁感感应应强强度度为为B、方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场。现现从从ad边边中中点点O处处，以以垂垂直直磁磁场场且且跟跟ad边边成成30角角的的速速度度射射入入一一带带电电粒粒子子。已已知知粒粒子子质质量量为为m、电电荷量为荷量为q，ad边长为边长为L，不计粒子重力。，不计粒子重力。（1）若若要要粒粒子子从从ab边边上上射射出出，则则入入射射速速度度v0的的大大小小范范围围是是多多少？（少？（ab边足够长）边足够长）（2）粒子在磁场中运动
19、的最长时间是多少？）粒子在磁场中运动的最长时间是多少？ 针对训练针对训练1.如如图图所所示示，在在第第象象限限内内有有垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，一一对对正正、负负电电子子分分别别以以相相同同速速率率沿沿与与x轴轴成成30角角的的方方向向从从原原点点射射入入磁磁场场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为（）则正、负电子在磁场中运动的时间之比为（）解解析析正正、负负电电子子在在磁磁场场中中运运动动轨轨迹迹如如图图所所示示，正正电电子子做做匀匀速速圆圆周周运运动动在在磁磁场场中中的的部部分分对对应应圆圆心心角角为为120，负负电电子子圆圆周周部部分分所所对对应圆心角为应圆心角为6
20、0，故时间之比为故时间之比为21。答案答案B2.空空间间存存在在方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，图图中中的的正正方方形形为为其其边边界界。一一细细束束由由两两种种粒粒子子组组成成的的粒粒子子流流沿沿垂垂直直于于磁磁场场的的方方向向从从O点点射射入入。这这两两种种粒粒子子带带同同种种电电荷荷，它它们们的的电电荷荷量量、质质量量均均不不同同，但但其其比比荷荷相相同同，且且都都包包含含不不同同速速率率的的粒粒子子。不不计计重重力力。下下列说法正确的是（）列说法正确的是（）A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度
21、相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C.在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越小在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越小答案答案B答案答案20 cm1.如如图图所所示示为为圆圆柱柱形形区区域域的的横横截截面面，在在没没有有磁磁场场的的情情况况下下，带带电电粒粒子子（不不计计重重力力）以以某某一一初初速速度度沿沿截截面面直直径径方方向向入入射射，穿穿过过此此区区域域的的时时间间为为t，在在该该区区域域加加沿沿轴轴线线垂垂直直纸纸面
22、面向向外外方方向向的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度大大小小为为B，带带电电粒粒子子仍仍以以同同一一初初速速度度沿沿截截面面直直径径入入射射，粒粒子子飞飞出出此此区区域域时时，速速度度方方向向偏偏转转60角角，如如图图所所示示。根据上述条件无法确定的是（）根据上述条件无法确定的是（）A.带电粒子的电性带电粒子的电性B.带电粒子的比荷带电粒子的比荷C.带电粒子在磁场中运动的周期带电粒子在磁场中运动的周期D.带电粒子在磁场中运动的半径带电粒子在磁场中运动的半径答案答案D2.（2017温温州州模模拟拟）如如图图为为云云室室中中某某粒粒子子穿穿过过铅铅板板P前前后后的的运运动动轨轨迹迹，室室中
23、中匀匀强强磁磁场场的的方方向向与与轨轨迹迹所所在在平平面面垂垂直直（图图中中垂垂直直于于纸面向里）。由此可知粒子（）纸面向里）。由此可知粒子（）A.一定带正电一定带正电B.一定带负电一定带负电C.不带电不带电D.可能带正电，也可能带负电可能带正电，也可能带负电 答案答案A3.如如图图所所示示，某某空空间间存存在在正正交交的的匀匀强强磁磁场场和和匀匀强强电电场场，电电场场方方向向水水平平向向右右，磁磁场场方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里，一一带带电电微微粒粒由由a点点进进入入电电磁场并刚好能沿磁场并刚好能沿ab直线向上运动。下列说法正确的是（）直线向上运动。下列说法正确的是（）A.微粒一定带负电
24、微粒一定带负电 B.B.微粒动能一定减小微粒动能一定减小C.微粒的电势能一定增加微粒的电势能一定增加 D.D.微粒的机械能不变微粒的机械能不变 解解析析微微粒粒受受到到竖竖直直向向下下的的重重力力，水水平平方方向向的的电电场场力力，垂垂直直速速度度方方向向的的洛洛伦伦兹兹力力，其其中中重重力力和和电电场场力力是是恒恒力力，由由于于微微粒粒沿沿直直线线运运动动，则则可可以以判判断断出出其其受受到到的的洛洛伦伦兹兹力力也也是是恒恒定定的的，即即该该微微粒粒是是做做匀匀速速直直线线运运动动，动动能能不不变变，所所以以B项项错错误误；如如果果该该微微粒粒带带正正电电，则则受受到到向向右右的的电电场场力
25、力和和向向左左下下方方的的洛洛伦伦兹兹力力，所所以以微微粒粒受受到到的的力力不不会会平平衡衡，故故该该微微粒粒一一定定是是带带负负电电，A项项正正确确；该该微微粒粒带带负负电电，向向左左上上方方运运动动，所所以以电电场场力力做做正正功功，电电势势能能一一定定是是减减小小的的，C项项错错误误；因因为为重重力力势势能能增增加加，动动能能不不变变，所所以以该该微微粒粒的的机机械械能能增增加加，D项错误。项错误。答案答案A 4.某某科科研研小小组组设设计计了了一一个个粒粒子子探探测测装装置置。如如图图甲甲所所示示，一一个个截截面面半半径径为为R的的圆圆筒筒（筒筒长长大大于于2R）水水平平固固定定放放置
26、置，筒筒内内分分布布着着垂垂直直于于轴轴线线的的水水平平方方向向匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度大大小小为为B。图图乙乙为为圆圆筒筒的的入入射射截截面面，图图丙丙为为竖竖直直方方向向过过筒筒轴轴的的切切面面。质质量量为为m，电电荷荷量量为为q的的正正离离子子以以不不同同的的初初速速度度垂垂直直于于入入射射截截面面射射入入筒筒内内。圆圆筒筒内内壁壁布布满满探探测测器器，可可记记录录粒粒子子到到达达筒筒壁壁的的位位置置。筒筒壁壁上上的的P点点和和Q点点与与入入射射面面的的距距离离分分别别为为R和和2R。（离离子子碰碰到到探探测测器即被吸收，忽略离子间的相互作用）器即被吸收，忽略离子间的相互作用）（1）离离子子从从O点点垂垂直直射射入入，偏偏转转后后到到达达P点点，求求该该入入射射离离子子的的速度速度v0；（2）离离子子从从OC线线上上垂垂直直射射入入，求求位位于于Q点点处处的的探探测测器器接接收收到到的的离子的入射速度范围；离子的入射速度范围；（3）若若离离子子以以第第（2）问问求求得得范范围围内内的的速速度度垂垂直直入入射射，从从入入射射截截面面的的特特定定区区域域入入射射的的离离子子偏偏转转后后仍仍能能到到达达距距入入射射面面为为2R的的筒筒壁位置，画出此入射区域的形状并求其面积。壁位置，画出此入射区域的形状并求其面积。
