高三物理(鲁科版)一轮复习配套课件：8-2磁场对运动电荷的作用

1、强基固本强基固本考点突破考点突破知识点一、洛伦兹力、洛伦兹力的方向和洛伦兹力的公式知识点一、洛伦兹力、洛伦兹力的方向和洛伦兹力的公式1洛伦兹力洛伦兹力：磁场对：磁场对_的作用力叫做洛伦兹力。的作用力叫做洛伦兹力。2洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则判定方法：左手定则掌心掌心磁感线磁感线_穿过掌心；穿过掌心；四指四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的指向正电荷运动的方向或负电荷运动的_；拇指拇指指向指向_的方向。的方向。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知知 识识 梳梳 理理运动电荷运动电荷垂直垂直反方向反方向洛伦兹力洛伦兹力强基固本强基固本考点突破考点突破

2、(2)方向特点：方向特点：fB，fv，即，即f垂直于垂直于B和和v决定的决定的_。3洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小(1) v B时，洛伦兹力时，洛伦兹力f_。(0或或180)(2) v B时，洛伦兹力时，洛伦兹力f_。(90)(3) v 0时，洛伦兹力时，洛伦兹力f_。知识点二、带电粒子在匀强磁场中的运动知识点二、带电粒子在匀强磁场中的运动1若若v B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做_运动。运动。平面平面0q v B0匀速直线匀速直线强基固本强基固本考点突破考点突破2若若v B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直

3、于磁感线的平面内以入射速度的平面内以入射速度v做做_运动。运动。3半径和周期公式：半径和周期公式：(v B)匀速圆周匀速圆周强基固本强基固本考点突破考点突破知识点三、质谱仪和回旋加速器知识点三、质谱仪和回旋加速器1质谱仪质谱仪(1)构造：如图构造：如图1所示，由粒子源、所示，由粒子源、_、_和照相底片和照相底片等构成。等构成。图图1加速电场加速电场偏转磁场偏转磁场强基固本强基固本考点突破考点突破图图22回旋加速器回旋加速器(1)构造：如图构造：如图2所示，所示，D1、D2是半圆金属是半圆金属盒，盒，D形盒的缝隙处接形盒的缝隙处接_电源。电源。D形盒形盒处于匀强磁场中。处于匀强磁场中。(2)原理

4、：交流电的周期和粒子做圆周运原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期动的周期_ ，粒子在圆周运动的过程，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势一次一次地形盒缝隙，两盒间的电势一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速。反向，粒子就会被一次一次地加速。交流交流相等相等强基固本强基固本考点突破考点突破磁感应强度磁感应强度半径半径无关无关强基固本强基固本考点突破考点突破思维深化思维深化判断正误，正确的画判断正误，正确的画“”，错误的画，错误的画“”。(1)带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用。带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用。 ()(2)洛伦兹力的方向垂直

5、于洛伦兹力的方向垂直于B和和v决定的平面，洛伦兹力对带决定的平面，洛伦兹力对带电粒子永远不做功。电粒子永远不做功。 ()答案答案(1)(2)(3)(4)强基固本强基固本考点突破考点突破题组一洛伦兹力的特点与应用题组一洛伦兹力的特点与应用1下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷下列各图中，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的受力方向之间的关系正确的是 ()解析解析根据左手定则，根据左手定则，A中中f方向应向上，方向应向上，B中中f方向应向下，方向应向下，故故A错、错、B对；对；C、D中都是中都是v B，f0，故，故C、D都错。都错。答案答案B题题

6、组组 自自 测测强基固本强基固本考点突破考点突破2. 如图如图3所示，一个带负电的物体从粗糙所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到底端，速度为斜面顶端滑到底端，速度为v 。若加上。若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时端时()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的变化的变化解析解析由于带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向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对物体的滑动摩擦力增大

7、，由于物体克服摩擦力做功增大，所以物体滑到底端时大，所以物体滑到底端时 v变小，变小，B正确。正确。答案答案B图图3强基固本强基固本考点突破考点突破题组二带电粒子在匀强磁场中的运动题组二带电粒子在匀强磁场中的运动3试画出图试画出图4中几种情况下带电粒子的运动轨迹。中几种情况下带电粒子的运动轨迹。图图4强基固本强基固本考点突破考点突破答案答案强基固本强基固本考点突破考点突破4. (多选多选)如图如图5所示，一重力不计的带电粒所示，一重力不计的带电粒子以一定的速率从子以一定的速率从a点对准圆心射入一圆点对准圆心射入一圆形匀强磁场，恰好从形匀强磁场，恰好从b点射出。增大粒子点射出。增大粒子射入磁场的

8、速率，下列判断正确的是射入磁场的速率，下列判断正确的是 ()A该粒子带正电该粒子带正电 B该粒子带负电该粒子带负电C粒子从粒子从ab间射出间射出 D粒子从粒子从bc间射出间射出图图5强基固本强基固本考点突破考点突破答案答案BD强基固本强基固本考点突破考点突破5. 质量和电荷量都相等的带电粒子质量和电荷量都相等的带电粒子M和和N，以不同的速率经小孔，以不同的速率经小孔S垂直进垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图6中虚线所示。下列表述正确的是中虚线所示。下列表述正确的是()AM带负电，带负电，N带正电带正电BM的速率小于的速率小于N的速率的速率C洛伦兹力对洛伦兹力对M

9、、N做正功做正功DM的运行时间大于的运行时间大于N的运行时间的运行时间图图6强基固本强基固本考点突破考点突破答案答案A强基固本强基固本考点突破考点突破考点一洛伦兹力的特点与应用考点一洛伦兹力的特点与应用1洛伦兹力的特点洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面。方向确定的平面。(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化。变化。(3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。强基固本强基固本考点突破考点突破(4)左手判断

10、洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷。左手判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷。(5)洛伦兹力一定不做功。洛伦兹力一定不做功。2洛伦兹力与安培力的联系及区别洛伦兹力与安培力的联系及区别(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力。力，都是磁场力。(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。强基固本强基固本考点突破考点突破【例例1】(多选多选)一个带正电的小球沿光一个带正电的小球沿光滑绝缘的桌面向右运动，速度方向垂滑绝缘的桌面向右运动，速度方向垂直于一个水平向里的匀强磁场，如图直于一个水

11、平向里的匀强磁场，如图7所示，小球飞离桌面后落到地板上，所示，小球飞离桌面后落到地板上，设飞行时间为设飞行时间为t1，水平射程为，水平射程为x1，着，着地速度为地速度为v 1。撤去磁场，其余的条件不变，小球飞行时间。撤去磁场，其余的条件不变，小球飞行时间为为t2，水平射程为，水平射程为x2，着地速度为，着地速度为v 2，则下列论述正确的，则下列论述正确的是是()Ax1x2 Bt1t2C v 1和和v 2大小相等大小相等 D v 1和和v 2方向相同方向相同图图7强基固本强基固本考点突破考点突破答案答案ABC强基固本强基固本考点突破考点突破洛伦兹力对运动电荷洛伦兹力对运动电荷(或带电体或带电体)

12、不做功，不改变速度的大不做功，不改变速度的大小，但它可改变运动电荷小，但它可改变运动电荷(或带电体或带电体)速度的方向，影响带电速度的方向，影响带电体所受其他力的大小和带电体的运动时间等。体所受其他力的大小和带电体的运动时间等。强基固本强基固本考点突破考点突破【变式训练变式训练】1. (2014北京海淀区期末北京海淀区期末)如图如图8所示，所示，在赤道处，将一小球向东水平抛出，在赤道处，将一小球向东水平抛出，落地点为落地点为a；给小球带上电荷后，仍；给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是影响，下列说法正确的是()A无论小球带何种电

13、荷，小球仍会落在无论小球带何种电荷，小球仍会落在a点点B无论小球带何种电荷，小球下落时间都会延长无论小球带何种电荷，小球下落时间都会延长C若小球带负电荷，小球会落在更远的若小球带负电荷，小球会落在更远的b点点D若小球带正电荷，小球会落在更远的若小球带正电荷，小球会落在更远的b点点图图8强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析地磁场在赤道上空水平由南向北，从南向北观地磁场在赤道上空水平由南向北，从南向北观察，如果小球带正电荷，则洛伦兹力斜向右上方，该洛察，如果小球带正电荷，则洛伦兹力斜向右上方，该洛伦兹力在竖直向上和水平向右方向均有分力，因此，小伦兹力在竖直向上和水平向右方向均有分力，因此，小球

14、落地时间会变长，水平位移会变大；同理，若小球带球落地时间会变长，水平位移会变大；同理，若小球带负电，则小球落地时间会变短，水平位移会变小，故负电，则小球落地时间会变短，水平位移会变小，故D正确。正确。答案答案D强基固本强基固本考点突破考点突破考点二带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动考点二带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动1圆心的确定方法圆心的确定方法方法一方法一若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，则可根若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，则可根据洛伦兹力据洛伦兹力f v ，分别确定两点处洛伦兹力，分别确定两点处洛伦兹力f的方向，的方向，其交点即为圆心，如图其交点即为圆心，如图(a)；方法二方法二若

15、已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，则可作出此两点的连线速度方向，则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的即过这两点的圆弧的弦弦)的中垂线，中垂线与垂线的交点即为圆心，如图的中垂线，中垂线与垂线的交点即为圆心，如图(b)。强基固本强基固本考点突破考点突破2半径的计算方法半径的计算方法强基固本强基固本考点突破考点突破3时间的计算方法时间的计算方法强基固本强基固本考点突破考点突破【例例2】如图如图9所示，纸面内有所示，纸面内有E、F、G三点，三点，GEF30，EFG135，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方

16、向垂直于纸面向外。先使带有电，方向垂直于纸面向外。先使带有电荷量为荷量为q(q0)的点电荷的点电荷a在纸面内垂直于在纸面内垂直于EF从从F点射出，点射出，其轨迹经过其轨迹经过G点；再使带有同样电荷量的点电荷点；再使带有同样电荷量的点电荷b在纸面内在纸面内与与EF成一定角度从成一定角度从E点射出，其轨迹也经过点射出，其轨迹也经过G点，两点电点，两点电荷从射出到经过荷从射出到经过G点所用的时间相同，且经过点所用的时间相同，且经过G点时的速度点时的速度方向也相同。已知点电荷方向也相同。已知点电荷a的质量为的质量为m，轨道半径为，轨道半径为R，不，不计重力，求：计重力，求：(1)点电荷点电荷a从射出到

17、经过从射出到经过G点所用的时间；点所用的时间；(2)点电荷点电荷b的速度的大小。的速度的大小。图图9强基固本强基固本考点突破考点突破(1)读题、审题的关键读题、审题的关键(2)思维转化过程思维转化过程强基固本强基固本考点突破考点突破如图，如图，O和和O1分别是分别是a和和b的圆轨道的圆心。的圆轨道的圆心。设设a在磁场中偏转的角度为在磁场中偏转的角度为，b在磁场中在磁场中偏转的角度为偏转的角度为1，由几何关系得，由几何关系得90，160 强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破强基固本强基固本考点突破考点突破1带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法带电粒子在磁场中做匀速

18、圆周运动的分析方法强基固本强基固本考点突破考点突破2带电粒子在有界匀强磁场中运动时的常见情形带电粒子在有界匀强磁场中运动时的常见情形直线边界直线边界(粒粒子进出磁场具子进出磁场具有对称性有对称性)平行边界平行边界(粒粒子运动存在临子运动存在临界条件界条件)圆形边界圆形边界(粒粒子沿径向射子沿径向射入入，再沿径向再沿径向射出射出)强基固本强基固本考点突破考点突破【变式训练变式训练】2. 阿尔法磁谱仪是我国科学家研制的阿尔法磁谱仪是我国科学家研制的物质探测器，用于探测宇宙中的暗物质探测器，用于探测宇宙中的暗物质和反物质物质和反物质(即反粒子即反粒子如质子如质子H和反质子和反质子 11H)。该磁谱仪

19、核心。该磁谱仪核心部分的截面是半径为部分的截面是半径为r的圆柱形区的圆柱形区域，其中充满沿圆柱轴向的匀强域，其中充满沿圆柱轴向的匀强磁场。磁场。P为入射窗口，为入射窗口，a、b、c、d、e五处装有粒子接收五处装有粒子接收器，器，P与与a、b、c、d、e为圆周上的为圆周上的6个等分点，各粒子从个等分点，各粒子从P点射入的速度相同，均沿直径方向，如图点射入的速度相同，均沿直径方向，如图10所示。如果所示。如果反质子反质子 11H射入后被射入后被a处接收器接收，则处接收器接收，则 ()图图10强基固本强基固本考点突破考点突破解析解析反质子反质子 11H带负电，射入后被带负电，射入后被a处接收器接收，

20、由左手定则可判断，磁处接收器接收，由左手定则可判断，磁场方向垂直纸面向外，场方向垂直纸面向外，A错；错；强基固本强基固本考点突破考点突破答案答案D强基固本强基固本考点突破考点突破考点三带电粒子在磁场中的应用实例考点三带电粒子在磁场中的应用实例回旋加速器的主要特征：回旋加速器的主要特征：(1)带电粒子在两带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，与带电粒子的速度无关。频电场的变化周期，与带电粒子的速度无关。(2)将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个初速度为零的匀加速直线运动。初速度为零的匀加速直线运动。强基固本强基固本考点突破考点突破【例例3】 (多选多选)回旋加速器在科学研回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图究中得到了广泛应用，其原理如图11所示。所示。D1和和D2是两个中空的半圆是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为磁场中，它们接在电压为U、周期、周期为为T的交流电源上。位于的交流电源上。位于D1圆心处圆心处的质子源的质子源A能不断产生质子能不断产生质子(初速度可以忽略初速度可以忽略)，它们在两，它们在两盒之间被电场加速。当质子被加速到最大动能盒之间被电场加速。