2023届一轮复习鲁科版 第47讲 磁场对运动电荷的作用 课件（32张）

1、第四十七讲 磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力的大小和方向1.定义：磁场对_的作用力。2.大小(1)vB时，F_；(2)vB时，F_；(3)v与B的夹角为时，FqvBsin 。3.方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向。(2)方向特点：FB，Fv。即F垂直于_决定的平面。(注意B和v可以有任意夹角)运动电荷0qvBB、vB 【典例1】带电荷量为q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是 ()A.只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B.如果把q改为q，且速度反向、大小不变，则其所受洛伦兹力的大小、方向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场

2、方向一定与电荷运动方向垂直D.粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变二、带电粒子在匀强磁场中的运动1.若vB，带电粒子以入射速度v做_运动。2.若vB时，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做_运动。3.基本公式匀速直线匀速圆周注意：带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速率_。无关D【典例2】 在探究射线性质的过程中，让质量为m1、带电荷量为2e的粒子和质量为m2、带电荷量为e的粒子，分别垂直于磁场方向射入同一匀强磁场中，发现两种粒子沿半径相同的圆轨道运动。则粒子与粒子的动能之比是()考点一对洛伦兹力的理解和应用1.洛伦兹力的特点(1)利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意区分正、负

3、电荷。(2)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。(3)洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力一定不做功。2.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。3.洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力产生条件v0且v不与B平行电荷处在电场中大小FqvB(vB)FqE力方向与场方向的关系FB，FvFE做功情况任何情况下都不做功可能做功，也可能不做功【典例3】(多选)如图所示，粗糙木板MN竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。t0时，一个质量为m、电荷量为q的带正电物块沿MN以某一初速度竖直向下滑动，则物块运

4、动的vt图像可能是( )ACDA考点二带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动基本思路图例说明圆心的确定与速度方向垂直的直线过圆心弦的垂直平分线过圆心轨迹圆弧与边界切点的法线过圆心P、M点速度垂线交点P点速度垂线与弦的垂直平分线交点某点的速度垂线与切点法线的交点题型1直线边界磁场直线边界，粒子进出磁场具有对称性(如图所示)AD【典例4】(多选) (2020天津卷)如图所示，在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角45。粒子经过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OMa，粒子电荷量为q，质量为m

5、，重力不计。则()解析由左手定则可知，带电粒子带负电荷，A正确；作出粒子的轨迹示意图如图所示，假设轨迹的圆心为O，题型2平行边界磁场带电粒子在平行边界磁场中运动时的半径R与平行边界距离d之间的关系如图所示。D【典例5】(2020全国卷)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图(a)是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图(b)所示。图(b)中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)；将电子束打到靶上的点记为P点。则() A

6、.M处的电势高于N处的电势B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移可见增大U会使减小，电子在靶上的落点P右移，增大B可使增大，电子在靶上的落点P左移，故选项B错误，D正确。解析：电子带负电，故必须满足N处的电势高于M处的电势才能使电子加速，故选项A错误；由左手定则可判定磁感应强度的方向垂直纸面向里，故选项C错误；题型3圆形边界磁场 沿径向射入圆形磁场的粒子必沿径向射出，运动具有对称性(如图所示)【典例6】(2020全国卷)真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截

7、面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为()C解析：为使电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，电子进入匀强磁场中做匀速圆周运动的半径最大时轨迹如图所示，设其轨迹半径为r，圆心为M，磁场的磁感应强度最小为B，选项C正确。题型4三角形或四边形边界磁场【典例7】(2019全国卷)如图，边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面(abcd所在平面)向外。ab边中点有一电子发射源O，可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k。则从

8、a、d两点射出的电子的速度大小分别为()B解析若电子从a点射出，运动轨迹如图线，若电子从d点射出，运动轨迹如图线，【变式2】如图所示，在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计)以速度v从AC边的中点O垂直AC边射入磁场区域。若三角形的两直角边长均为2L，要使粒子从CD边射出，则v的取值范围为()C故C正确，A、B、D错误。根据几何关系可知，使粒子轨迹与AD边相切时速度最大，如图，则有AOsin 45OE，即(r1L)sin 45r1，考点三带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题类型分析图例带电粒子电性不确定受洛

9、伦兹力作用的带电粒子，可能带正电荷，也可能带负电荷，在相同的初速度下，正、负粒子在磁场中运动轨迹不同，形成多解，如图，带电粒子以速度v垂直进入匀强磁场，如带正电，其轨迹为a；如带负电，其轨迹为b磁场方向不确定只知道磁感应强度大小，而未具体指出磁感应强度方向，此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成多解如图，带正电粒子以速度v垂直进入匀强磁场，若B垂直纸面向里，其轨迹为a，若B垂直纸面向外，其轨迹为b临界状态不唯一带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过磁场飞出，也可能转过180从入射界面一侧反向飞出，于是形成多解运动具有周期性带电粒子在部分是电场、部分是磁场空间运动时，运动往往具有周期性，因而形成多解【典例8】(2020全国卷)如图，在0 xh，y区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B的大小可调，方向不变。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速度v0从磁场区域左侧沿x轴进入磁场，不计重力。题干【典例9】如图甲所示，M、N为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示，规定垂直于纸面向里的方向为正方向。有一群正