高考物理总复习第10单元磁场第28讲磁场对运动电荷的作用

第28讲磁场对运动电荷的作用知识自查必备

考点互动探究

教师备用习题知识自查必备【知识总览】运动电荷qvBsinθqvB0垂直正电荷负电荷拇指知识自查必备匀速直线匀速圆周不

××知识自查必备××√×考点一洛伦兹力的理解与计算[推理证明]

设有一段长为L、截面积为S的导体,通以大小为I的电流后放入匀强磁场中,电流方向与磁场方向垂直,磁感应强度为B,导体单位体积内有n个自由电荷,每个自由电荷的电荷量为q,定向移动速率为v,如图所示.证明:电荷所受的洛伦兹力F洛=qvB.考点互动探究

考点互动探究例1

(多选)[2021·天津和平区模拟]图为显像管原理示意图,电子束经电子枪加速后,进入偏转磁场偏转,不加磁场时,电子束打在荧光屏正中的O点.若要使电子束打在荧光屏上的位置由O逐渐向A移动,则(

)A.在偏转过程中,洛伦兹力对电子束做正功B.在偏转过程中,电子束做匀变速曲线运动C.偏转磁场的磁感应强度应逐渐变大D.偏转磁场的方向应垂直于纸面向外CD考点互动探究

考点互动探究变式

(多选)带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3;若加上竖直向上的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h4,如图所示.不计空气阻力,则(

)A.一定有h1=h3

B.一定有h1<h4C.h2与h4无法比较

D.h1与h2无法比较AC考点互动探究

考点互动探究图丁中,因小球电性不知,则静电力方向可能向上,也可能向下,所以h4可能大于h1,也可能小于h1,故B错误;不能确定h2与h4的大小关系,C正确.考点互动探究要点总结1.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.2.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.考点二带电粒子在有界匀强磁场中的运动考点互动探究考向一

直线边界

带电粒子在直线边界磁场中的运动(进、出磁场具有对称性,如图所示).考点互动探究例2

[2021·北京西城区模拟]如图所示,直线MN上方有垂直于纸面向里的匀强磁场,电子1从磁场边界上的a点垂直于MN和磁场方向射入磁场,经t1时间从b点离开磁场,之后电子2沿图示方向也由a点以相同速率垂直于磁场方向射入磁场,经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场,则t1∶t2为(

)A.3∶1 B.2∶3C.3∶2 D.2∶1A考点互动探究

考点互动探究考向二

平行边界

带电粒子在平行边界磁场中的运动(存在临界条件,如图所示).考点互动探究

B考点互动探究

考点互动探究考向三

圆形边界

带电粒子在圆形边界磁场中的运动(沿径向射入则必沿径向射出,如图所示).考点互动探究

A

考点互动探究

B考点互动探究

考点互动探究要点总结(1)圆心的确定方法①已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时,可过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图甲所示,P为入射点,M为出射点).考点互动探究

考点三带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题考点互动探究1.解决带电粒子在磁场中运动的临界问题的关键(1)以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口,运用动态思维,寻找临界点,确定临界状态,由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心,建立几何关系.(2)寻找临界点常用的结论: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)越长,圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长.③当速度v变化时,圆心角越大,运动时间越长.多解分类多解原因示意图带电粒子电性不确定

带电粒子可能带正电,也可能带负电,粒子在磁场中的运动轨迹不同

磁场方向不确定

只知道磁感应强度的大小,而未具体指出磁感应强度的方向,必须考虑磁感应强度方向有两种情况

考点互动探究2.几种常见的带电粒子在磁场中运动的多解问题多解分类多解原因示意图临界状态不唯一

带电粒子在穿越有界磁场时,可能直接穿过去了,也可能从入射界面反向穿出

运动的往复性

带电粒子在空间运动时,可能具有往复性

考点互动探究考点互动探究

考点互动探究

考点互动探究

考点互动探究例6[2021·江苏淮安模拟]如图甲所示,M、N为竖直放置的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,设垂直于纸面向里为磁场的正方向.有一群正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场.已知正离子质量为m、带电荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0,不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响.考点互动探究(1)求磁感应强度B0的大小;

考点互动探究(2)要使正离子从O'孔垂直于N板射出磁场,求正离子射入磁场时的速度v0的可能值.

考点互动探究BC

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C教师备用习题

教师备用习题2.[2021·绍兴模拟]如图甲所示,在xOy平面内的y≥0和x≤d区域内存在垂直平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.质量为m、带电荷量为q的两个相同负离子a和b经过原点O以不同的速度射入磁场.已知离子a射入第二象限,速度方向与y轴夹角为α=