2025届高考物理大一轮复习课件 第十一章 第58课时 磁场对运动电荷(带电体)的作用

第十一章物理

大一轮复习磁场第58课时磁场对运动电荷(带电体)的作用目标要求1.掌握洛伦兹力的大小和方向的判断方法。2.会分析洛伦兹力作用下带电体的运动。3.学会分析处理带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题，能够确定粒子运动的圆心、半径、运动时间。内容索引考点一洛伦兹力的理解和应用考点二洛伦兹力作用下带电体的运动课时精练考点三带电粒子在匀强磁场中的运动1.洛伦兹力的定义磁场对

的作用力。2.洛伦兹力的大小(1)v∥B时，F＝

；(2)v⊥B时，F＝

；(3)v与B的夹角为θ时，F＝qvBsinθ。洛伦兹力的理解和应用考点一运动电荷0qvB3.洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则，注意四指应指向

电荷运动的方向或

电荷运动的反方向；(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于

决定的平面。(注意B和v不一定垂直)4.洛伦兹力与安培力的联系及区别(1)

是

的宏观表现，二者性质相同，都是磁场力。(2)

可以做功，而

对运动电荷不做功。注意：洛伦兹力的分力可能对运动电荷做功。正负B、v安培力洛伦兹力安培力洛伦兹力5.洛伦兹力与静电力的比较

洛伦兹力静电力产生条件v≠0且v不与B平行(说明：运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用)电荷处在电场中大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向与场方向的关系F⊥B(且F⊥v)F∥E做功情况任何情况下都不做功可能做功，也可能不做功判断正误1.带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力的作用。(

)2.若带电粒子经过磁场中某点时所受洛伦兹力为零，则该点的磁感应强度一定为零。(

)3.洛伦兹力对运动电荷一定不做功。(

)××√(2022·广东卷·7)如图所示，一个立方体空间被对角平面MNPQ划分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的例1匀强磁场。一质子以某一速度从立方体左侧垂直Oyz平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是√由题意知当质子垂直Oyz平面进入磁场后先在MN左侧运动，刚进入时根据左手定则可知受到y轴正方向的洛伦兹力，做匀速圆周运动，即质子会向y轴正方向偏移，y轴坐标增大，在MN右侧磁场方向反向，由对称性可知，A可能正确，B错误；根据左手定则可知质子在整个运动过程中都只受到平行于xOy平面的洛伦兹力作用，在z轴方向上没有运动，z轴坐标不变，故C、D错误。(2023·海南卷·2)如图所示，带正电的小球竖直向下射入垂直纸面向里的匀强磁场，关于小球运动和受力说法正确的是A.小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右B.小球运动过程中的速度不变C.小球运动过程的加速度保持不变D.小球受到的洛伦兹力对小球做正功例2√小球带正电，由左手定则可知刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右，A正确；小球受洛伦兹力和重力的作用，做曲线运动，速度方向时刻变化，B错误；重力方向始终竖直向下，洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，速度方向时刻变化，则合力方向时刻变化，由牛顿第二定律知加速度方向时刻变化，C错误；洛伦兹力始终与小球的速度方向垂直，故洛伦兹力对小球不做功，D错误。返回洛伦兹力作用下带电体的运动考点二带电体做变速直线运动时，随着速度大小的变化，洛伦兹力的大小也会发生变化，与接触面间的弹力随之变化，若接触面粗糙，摩擦力也跟着变化，从而加速度发生变化，最后若弹力减小到0，带电体离开接触面。(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。t＝0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，则物块运动的v－t图像可能是例3√√√

拓展如图所示，质量为m、带电荷量为＋q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度大小为B、垂直于纸面向里的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，试分析圆环以后可能的运动情况。答案带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力

如图所示，一个质量为m＝1.5×10－4kg的小滑块，带有q＝5×10－4

C的电荷量，放置在倾角α＝37°的光滑绝缘斜面上，斜面固定且置于B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，将脱离斜面(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)。求：

(1)小滑块带何种电荷；例4答案

带负电荷小滑块沿斜面下滑过程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛伦兹力F。若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F的方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带有负电荷。(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大；答案

4.8m/s

(3)该斜面长度至少多长。答案

1.92m

返回带电粒子在匀强磁场中的运动考点三

匀速直线匀速圆周

无关比荷磁感应强度

3.粒子轨迹圆心的确定，半径、运动时间的计算方法(1)圆心的确定方法①若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，分别确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心，如图甲。②若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，弦的中垂线与速度垂线的交点即为圆心，如图乙。

例5√√

例6

(2)速率为4v0的粒子射出瞬间打开磁场开关，该粒子仍被收集，求MO间的距离；

(3)速率为4v0的粒子射出后，运动一段时间再打开磁场开关，该粒子也能被收集。以粒子射出的时刻为计时0点。求打开磁场的那一时刻。

返回课时精练对一对题号1234567答案AADCABDCCB题号891011答案ACD(1)

(2)(L，)

(3)D答案12345678910111.(2022·北京卷·7)正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是A.磁场方向垂直于纸面向里B.轨迹1对应的粒子运动速度越来越大C.轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大D.轨迹3对应的粒子是正电子1234567891011基础落实练答案√1234567891011答案根据题图可知，轨迹1和3对应的粒子转动方向一致，则轨迹1和3对应的粒子为电子，轨迹2对应的粒子为正电子，电子带负电荷且顺时针转动，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误；粒子在云室中运动，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；1234567891011答案

粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。1234567891011答案2.(多选)(2022·辽宁卷·8)粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器。两个粒子先后从P点沿径向射入磁场，粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M点。粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点。装置内部为真空状态，忽略粒子重力及粒子间相互作用力。下列说法正确的是A.粒子1可能为中子B.粒子2可能为电子C.若增大磁感应强度，粒子1可能打在探测器上的Q点D.若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探测器上的Q点√√1234567891011答案由题图可看出粒子1没有偏转，说明粒子1不带电，则粒子1可能为中子，A正确；粒子2向上偏转，根据左手定则可知，粒子2应该带正电，不可能为电子，B错误；由以上分析可知粒子1不带电，则无论如何增大磁感应强度，粒子1都不会偏转，C错误；1234567891011答案

1234567891011答案3.如图所示，物块a带正电，表面都涂有绝缘层的物块b不带电，两物块叠放在光滑水平地面上，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉物块b，两物块一起无相对滑动地沿地面加速向左运动，下列说法正确的是A.物块a受到的摩擦力变小B.物块b受到的摩擦力变大C.物块b对地面的压力变大D.地面对物块b的支持力变小√1234567891011答案对两物块整体分析有F＝(ma＋mb)a，对物块a分析有Ffba＝maa，可知物块a、b之间的摩擦力不变，故A错误；b与地面之间无摩擦力，则b受到的摩擦力仅为a对其的摩擦力，则物块b受到的摩擦力不变，故B错误；地面对物块b的支持力FNb＝(ma＋mb)g＋qvB，由于做加速运动，则速度增大，故地面对物块b的支持力变大，则根据牛顿第三定律可得，物块b对地面的压力变大，故C正确，D错误。1234567891011答案4.(多选)(2024·山东济南市三模)地球的磁场是保护地球的一道天然屏障，它阻挡着能量很高的太阳风粒子直接到达地球表面，从而保护了地球上的人类和动植物。地球北极的磁场是沿竖直轴对称的非均匀磁场，如图所示为某带电粒子在从弱磁场区向强磁场区前进时做螺线运动的示意图，不计带电粒子的重力，下列说法正确的是A.该带电粒子带正电B.从弱磁场区到强磁场区的过程中带电粒子的速率不变C.带电粒子每旋转一周沿轴线方向运动的距离不变D.一段时间后该带电粒子可能会从强磁场区到弱磁场区做螺线运动√√√1234567891011答案

1234567891011答案

√1234567891011答案

6.(2024·山东青岛市期末)如图所示，甲、乙、丙三个单摆模型中，轻绳长度相等，绝缘小球的质量和半径相等，最大摆角均小于5°，乙、丙两模型中小球均带正电荷，周围分别有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，摆动过程中绳子一直处于伸直状态。甲、乙、丙三个单摆放在同一地点且互不影响，下列说法正确的是A.甲、乙、丙三个单摆模型的周期相等B.若只增大甲、乙、丙三个单摆模型中

小球的质量，其运行周期均不变C.若乙单摆模型中的电场强度缓慢减小，其运行周期将逐渐变短D.丙单摆模型中，一个周期内小球向右运动的时间小于向左运动的时间√1234567891011答案1234567891011答案

1234567891011答案1234567891011答案

√1234567891011答案根据左手定则可知，电子从P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1时，受到的洛伦兹力方向向上，所以电子的运动轨迹为PDMCNEP，故A错误；电子在题图所示运动过程中，在左侧匀强磁场中运动两个半圆，即运动一个周期，在右侧匀强磁场中

1234567891011答案能力综合练

√√1234567891011答案

1234567891011答案9.(2024·山东济南市期末)如图，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，有一根足够长的均质粗糙杆水平固定，一个带电圆环套在杆上。现给环一个向右的初速度v0，则环所受摩擦力的瞬时功率P与速度v的图像不可能为√1234567891011答案

1234567891011答案10