高考物理一轮复习专题八磁场第2讲磁场对运动电荷的作用市赛课公开课一等奖省课获奖课件

第2讲磁场对运动电荷作用1/39考点1洛伦兹力及其特点运动1.定义：________电荷在磁场中受到力，叫做洛伦兹力.2.洛伦兹力大小(1)当运动电荷速度方向与磁感应强度方向垂直时，电荷所受洛伦兹力f＝____________.qvB(2)当运动电荷速度方向与磁感应强度方向平行时，电荷所受洛伦兹力f＝____________.02/393.洛伦兹力方向反方向B和v

(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向电流方向，即正电荷运动方向或负电荷运动________. (2)方向特点：f⊥B，f⊥v，即f垂直于_______决定平面.3/39(1)向心力由洛伦兹力提供：________＝m.＝_______.(T与轨道半径R、速度v无关)考点2带电粒子在匀强磁场中运动1.速度与磁场平行时：带电粒子不受洛伦兹力作用，在匀强磁场中做__________运动.匀速直线匀速圆周

2.速度与磁场垂直时：带电粒子受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线平面内以入射速度v做__________运动.v2

RqvB(2)轨道半径公式：R＝________.mv

qB2πm qB(3)周期：T＝2πR

v4/39

【基础自测】

1.如图8-2-1所表示，a是竖直平面P上一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁磁场共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点.在电子经过a点瞬间，条形磁铁磁场对该电子作用力方向()图8-2-1A.向上B.向下C.向左D.向右答案：A5/39

2.(年新课标Ⅰ卷)两相邻匀强磁场区域磁感应强度大小不一样，方向平行.一速度方向与磁感应强度方向垂直带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子()A.轨道半径减小，角速度增大B.轨道半径减小，角速度减小C.轨道半径增大，角速度增大D.轨道半径增大，角速度减小答案：D6/39

3.(年新课标Ⅰ卷)如图8-2-2所表示，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面匀强磁场(未画出)，一带电粒子从紧贴铝板上表面P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后抵达PQ中点O.已知粒子穿越铝板时，其动能损失二分之一，速度方向和电荷量不变，不计重力.铝板上方和下方磁感应强度大小之比为(

)图8-2-2答案：D7/39

4.如图8-2-3所表示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里匀强磁场中，一质量为m、电荷量为e电子，从a点垂直磁感线以初速度v开始运动，经一段时间t后经过b点，a、b)连线与初速度方向夹角为θ，则t为( 图8-2-3答案：B8/39热点1洛伦兹力特点

[热点归纳] 1.洛伦兹力方向特点： (1)洛伦兹力方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向所确定平面. (2)当电荷运动方向发生改变时，洛伦兹力方向也随之变化. (3)左手定则判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷.9/39类型洛伦兹力电场力产生条件v≠0且v不与B平行电荷处于电场中大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向与场方向关系一定是F⊥B，F⊥v正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功作用效果只改变电荷速度方向，不改变速度大小既能够改变电荷速度大小，也能够改变运动方向2.洛伦兹力与电场力比较：10/39考向1洛伦兹力方向

【典题1】(

年重庆南开中学期末)四根等长导线固定在正方体四条沿x轴方向棱上，并通以等大电流，方向如图8-2-4所表示.正方体中心O处有一粒子源在不停地沿x轴负方向喷射电子，则电子刚被喷射出时受到洛伦兹力方向为(

)A.沿y轴负方向B.沿y轴正方向C.沿z轴正方向D.沿z轴负方向图8-2-411/39

解析：沿x轴负方向观察，依据右手螺旋定则，判断出四根导线在O点产生合磁场方向沿z轴负方向，电子初速度方向沿x轴负方向，即垂直纸面向里，依据左手定则，判断出洛伦兹力方向沿y轴正方向，即B正确.答案：B12/39考向2洛伦兹力与电场力比较

【典题2】(多项选择)如图8-2-5所表示，质量为m、带电量为＋q三个相同带电小球甲、乙、丙，从同一高度以初速度v0水平抛出，乙球处于竖直向下匀强电场中，丙球处于垂直纸面向里匀强磁场中，它们落地时间分别为t甲、t乙、t丙，落地)时速度大小分别为v甲、v乙、v丙，则以下判断正确是( 图8-2-5A.t甲＝t乙＝t丙

B.t丙>t甲>t乙C.v乙>v甲＝v丙D.v甲<v乙<v丙答案：BC13/39考向3洛伦兹力作用下动态分析问题

【典题3】(多项选择)如图8-2-6所表示，甲是不带电绝缘物块，乙是带负电物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙绝缘水平地板上，地板上方空间有垂直于纸面向里匀强磁场.现加一水平向左匀强电场，发觉甲、乙一起向右加速运动.在加速运动阶段()图8-2-614/39A.甲、乙两物块一起做加速度减小加速运动B.甲、乙两物块间摩擦力不变C.乙物块与地面之间摩擦力不停增大D.甲、乙两物体可能做匀加速直线运动

解析：对整体受力分析，地面对乙物块摩擦力f＝μ(m甲

g＋m乙

g＋qvB)，因为整体做加速运动，故地面对乙物块摩擦力逐步增大，C正确；对整体依据牛顿第二定律得qE－μ(m甲g＋m乙g＋qvB)＝(m甲＋m乙)a，整体加速度逐步减小，A正确，D错误；对甲物体受力分析，依据牛顿第二定律得f1＝m甲

a，加速度减小，则两物块间摩擦力减小，B错误.答案：AC15/39热点2带电粒子在磁场中运动半径公式和周期公式

【典题4】(多项选择，

年新课标Ⅱ卷)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中磁感应强度是Ⅱ中k倍，两个速率相同电子分别在两磁场区域做圆周运动.与Ⅰ中运动电子相比，Ⅱ中电子()A.运动轨迹半径是Ⅰ中k倍B.加速度大小是Ⅰ中k倍C.做圆周运动周期是Ⅰ中k倍D.做圆周运动角速度与Ⅰ中相等16/39答案：AC17/39热点3带电粒子在有界磁场中运动[热点归纳]1.圆心确实定：甲乙图

8-2-718/39

(1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时，可经过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向直线，两条直线交点就是圆弧轨道圆心(如图8-2-7甲所表示).

(2)已知入射方向和入射点、出射点位置时，能够经过入射点作入射方向垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线交点就是圆弧轨道圆心(如图乙所表示).19/392.半径确实定和计算：利用平面几何关系，求出该圆可能半径(或圆心角)，求解时注意以下几个主要几何特点：图8-2-820/39(1)粒子速度偏向角(φ)等于圆心角(α)，并等于AB弦与切线夹角(弦切角θ)2倍(如图8-2-8所表示)，即φ＝α＝2θ＝ωt.(2)直角三角形应用(勾股定理).找到AB中点C，连接OC，则△AOC、△BOC都是直角三角形.21/393.运动时间确实定：粒子在磁场中运动一周时间为T，当粒子运动圆弧所22/394.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题“三步法”：(1)画轨迹：即确定圆心，画出运动轨迹.

(2)找联络：轨道半径与磁感应强度、运动速度联络，偏转角度与圆心角、运动时间联络，在磁场中运动时间与周期联络.(3)用规律：即牛顿运动定律和圆周运动规律，尤其是周期公式、半径公式.23/39考向1直线边界磁场

带电粒子在直线边界磁场中运动(进、出磁场含有对称性，如图8-2-9甲、乙、丙所表示).甲丙

乙图

8-2-924/39

【典题5】(

年新课标Ⅲ卷)如图8-2-10所表示，空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里磁场.在x≥0区域，磁感应强度大小为B0；x<0区域，磁感应强度大小为λB0(常数λ>1).一质量为m、电荷量为q(q>0)带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正方向射入磁场，此时开始计时，当粒子速度方向再次沿x轴正向时，求：(不计重力)(1)粒子运动时间.(2)粒子与O点间距离.图8-2-1025/39

解：(1)在匀强磁场中，带电粒子做圆周运动.设在x≥0区域，圆周半径为R1；在x<0区域，圆周半径为R2.由洛伦兹力公式及牛顿运动定律得26/3927/39考向2圆形边界磁场

带电粒子在圆形边界磁场中运动(沿径向射入必沿径向射出，如图8-2-11所表示). 图8-2-1128/39

【典题6】(

年新课标Ⅱ卷)如图8-2-12所表示，虚线所示圆形区域内存在一垂直于纸面匀强磁场，P为磁场边界上一点.大量相同带电粒子以相同速率经过P点，在纸面内沿不一样方向射入磁场.若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，对应出射点分布在三分之一圆周上.不计重力及带电粒子之间相互作用.则v2∶v1

为()图8-2-1229/39 图8-2-13

答案：C30/39

【迁移拓展】如图8-2-14所表示，圆形区域内有垂直于纸面向里匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°

)不计重力，则粒子在磁场中运动时间变为( 图8-2-14

1A.Δt

2B.2Δt

1C.Δt

3D.3Δt答案：B31/39带电粒子在磁场中极值、临界问题

(1)以题目中“恰好”“最大”“最高”“最少”等词语为突破口，利用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，根据粒子速度方向找出半径方向，同时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)寻找临界点惯用结论：①刚好穿出磁场边界条件是带电粒子在磁场中运动轨迹与边界相切.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时间越长.③当速度v改变时，圆心角越大，运动时间越长.32/39

【典题7】(

年河北石家庄调研)如图8-2-15所表示，在xOy平面第一象限内，x＝4d处平行于y轴放置一个长l＝d粒子吸收板AB，在AB左侧存在垂直于纸面向外磁感应强度为B匀强磁场.在原点O处有一粒子源，可沿y轴正方向射出质量为m、电荷量为＋q不一样速率带电粒子，不计粒子重力.图8-2-1533/39

(1)若射出粒子能打在AB板上，求粒子速率v范围. (2)若在点C(8d,0)处放置一粒子回收器，在B、C间放一挡板(粒子与挡板碰撞无能量损失)，为回收恰从B点进入AB右侧区间粒子，需在AB右侧加一垂直于纸面向外匀强磁场(图中未画出)，求此磁场磁感应强度大小和这类粒子从O点发射到进入回收器所用时间.

解：(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设粒子速率为v1

时，恰好打在吸收板AB

A点，由图8-2-16中几何关系可知粒子轨道半径r1