湖北省监利县第一中学高中物理 洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动考点分析 新人教版选修31.doc

洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动考点一 对洛伦兹力的理解1洛伦兹力的方向判定方法左手定则：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洛伦兹力的大小(1)vb时，洛伦兹力f0(0或180)(2)vb时，洛伦兹力fqvb(90)(3)v0时，洛伦兹力f0【例1】关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是().a.电荷只要处在电场中，就会受到电场力，电荷在磁场中，也一定受到洛伦兹力b.电场力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功c.电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上d.只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力的作用【例2】下图中，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().【例3】 如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块(设a、b间无电荷转移)，a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场现用水平恒力f拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，则在加速运动阶段()aa对b的压力不变ba对b的压力变大ca、b物块间的摩擦力变大da、b物块间的摩擦力不变考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动1.若vb，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动2若vb，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动【例4】一带电粒子在磁场中运动，则该带电粒子可能做（ ）a匀速直线运动b匀变速直线运动 c变加速曲线运动d匀变速曲线运动【例5】1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是()a.该束带电粒子带负电b.速度选择器的p1极板带正电c.在b2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大d.在b2磁场中运动半径越大的粒子，荷质比越小【例6】劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示置于高真空中的d形金属盒半径为r，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略磁感应强度为b的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为u0.若a处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响则下列说法正确的是().a.质子被加速后的最大速度不可能超过2rfb.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压u成正比c.质子第2次和第1次经过两d形盒间狭缝后轨道半径之比为1d.不改变磁感应强度b和交流电频率f，该回旋加速器也能用于粒子加速考点三 带电粒子在有界磁场中的运动【例7】如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从a点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从b点射出，若aob120，则该带电粒子在磁场中运动的时间为(). a. b.c. d.【例8】一质量为m、带电量为q的带电粒子以某一初速射入如图所示的匀强磁场中（磁感应强度为b，磁场宽度为l），要使此带电粒子从右穿过这个磁场，则带电粒子的初速度v0至少为多大？lv0考点四 带电粒子在复合场中的运动分类1.静止或匀速直线运动：当粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动.2.匀速圆周运动：当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动.3.较复杂的曲线运动：当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线.4.分阶段运动：带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成.【例9】在如图所示的空间中，存在电场强度为e的匀强电场，同时存在沿x轴负方向、磁感应强度为b的匀强磁场一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动，则 ().a.质子所受电场力大小等于ee，运动中电势能减小；沿z轴正方向电势升高b.质子所受电场力大小等于ee，运动中电势能增大；沿z轴正方向电势降低c.质子所受电场力大小等于evb，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势升高d.质子所受电场力大小等于evb，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势降低【例10】如图所示，m、n两平行金属板间存在着正交的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子（重力不计）从o点以速度沿着与两板平行的方向射入场区后，做匀速直线运动，经过时间t1飞出场区；如果两板间只有电场，粒子仍以原来的速度从o点进入电场，经过时间的t2飞出电场；如果两板间只有磁场，粒子仍以原来的速度从o点进入磁场后，经过时间t3飞出磁场，则t1、t2、t3的大小关系为（ ）at1 = t2t1t3ct1 = t2 = t3dt1t2 = t3【例11】如图是磁流体发电机的原理示意图，金属板m、n正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻r.在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时，下列说法中正确的是().a.n板的电势高于m板的电势b.m板的电势高于n板的电势c.r中有由b向a方向的电流d.r中有由a向b方向的电流【例12】如图所示，质量为m、带电荷量为q的p环套在固定的粗糙水平长直绝缘杆上，整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中，磁感应强度大小为b.现给环一向右的初速度v0(v0)，则 a环将向右减速，最后匀速 ( )b环将向右减速，最后停止运动c从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是mvd从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是mvm2【例13】如图所示，长方形abcd长ad0.6 m，宽ab0.3 m，o、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直于纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度b0.25 t一群不计重力、质量m3107kg、电荷量q2103c的带电粒子以速度v5102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域，不考虑粒子间的相互作用.(1)若从o点射入的带电粒子刚好沿oe直线射出，求空间所加电场的大小和方向.(2)若只有磁场时，某带电粒子从o点射入，求该粒子从长方形abcd射出的位置.【例14】如图所示，在以坐标原点o为圆心、半径为r的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为b，磁场方向垂直于xoy平面向里一带正电的粒子(不计重力)从o点沿y轴正方向以某