2027届新高考物理热点精准复习磁场对运动电荷的作用

2027届新高考物理热点精准复习磁场对运动电荷的作用学习目标:1.能判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。2.会分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。3.能够分析带电体在匀强磁场中的运动。××××√解析

1.×

当粒子运动方向与磁场方向平行时,不受洛伦兹力。2.×

洛伦兹力方向始终垂直于速度方向和磁场方向所决定的平面,因此永远与速度方向垂直。3.×

洛伦兹力大小受磁感应强度B、粒子速度v及夹角θ共同影响,不能仅由力的大小判断B的大小。4.×

安培力是大量电荷定向移动所受洛伦兹力的宏观表现,本质相同。5.√考点一对洛伦兹力的理解和应用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。3.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。

B、v方向可成任意夹角(2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于

、

决定的平面。

运动电荷0qvB正负Bv4.洛伦兹力的特点——洛伦兹力永不

。

5.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。

做功考向1

洛伦兹力的方向典例1

如图所示是电视显像管原理示意图(俯视图),电流通过偏转线圈,从而产生偏转磁场,电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转,不计电子的重力,图中O点为荧光屏的中心,若调节偏转线圈中的电流,使电子束打到荧光屏上的A点,此时下列说法正确的是(

)A.电子经过磁场速度增大B.偏转磁场的方向水平向右C.偏转磁场的方向垂直纸面向里D.偏转磁场的方向垂直纸面向外D考向2

洛伦兹力的大小典例2

真空中竖直放置一通电长直细导线,俯视图如图所示。以导线为圆心作圆,光滑绝缘管ab水平放置,两端恰好落在圆周上。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以速度v0向b端运动过程中,下列说法正确的是(

)A.小球先加速后减速B.小球受到的洛伦兹力始终为零C.小球在ab中点受到的洛伦兹力为零D.小球受到洛伦兹力时,洛伦兹力方向竖直向上C解析

根据安培定则可知,通电直导线产生的磁场的磁感线如图中虚线所示,洛伦兹力始终与小球运动方向垂直,故不做功,小球速率不变,A错误;当小球运动到ab中点时,磁感线与速度方向平行,所受洛伦兹力为零,自a端到中点洛伦兹力竖直向下,中点至b端洛伦兹力竖直向上,B、D错误,C正确。考点二带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动

匀速直线匀速圆周无关比荷磁感应强度典例3

某带电粒子垂直射入匀强磁场,粒子使沿途的空气电离,动能逐渐减小,一段径迹如图所示。若粒子带电量不变,重力不计,下列说法正确的是(

)A.粒子从a到b运动,带正电 B.粒子从b到a运动,带正电C.粒子从a到b运动,带负电 D.粒子从b到a运动,带负电D考点三带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动项目基本思路图例说明圆心的确定①与速度方向垂直的直线过圆心②弦的垂直平分线过圆心③轨迹圆弧与边界切点的法线过圆心

P、M点速度垂线的交点

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项目基本思路图例说明半径的确定利用平面几何知识求半径

运动时间的确定

考向1

直线边界的磁场1.粒子进出直线边界的磁场时,常见情形如图所示2.带电粒子(不计重力)在直线边界匀强磁场中运动时具有两个特性(1)对称性:进入磁场和离开磁场时速度方向与边界的夹角相等。(2)完整性:比荷相等的正、负带电粒子以相同速度进入同一匀强磁场,则它们运动的半径相等而且两个圆弧轨迹恰好构成一个完整的圆,两圆弧所对应的圆心角之和等于2π。典例4

(2025五市十一校联测)如图,两个初速度大小相同的同种粒子a和b,从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场,最后打到O点正下方的屏P上,不计重力。下列说法正确的是(

)A.a、b均带负电B.a在磁场中飞行的时间比b的短C.a在磁场中飞行的路程比b的短D.a在P上的落点与O点的距离比b的近D

考向2

平行直线边界的磁场1.粒子进出平行直线边界的磁场时,常见情形如图所示

D

考向3

圆形边界问题带电粒子在圆形边界的磁场中运动的两个特点(1)若粒子沿着边界圆的某一半径方向射入磁场,则粒子一定沿着另一半径方向射出磁场(或者说粒子射出磁场的速度的反向延长线一定过磁场区域的圆心),如图甲所示。(2)若粒子射入磁场时速度方向与入射点对应半径夹角为θ,则粒子射出磁场时速度方向与出射点对应半径夹角一定也为θ,如图乙所示。甲乙典例6

如图所示,半径为R的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,两完全相同的带正电粒子a和b,以相同的速率从M点射入磁场,粒子a沿半径MO方向射入,粒子b沿与半径MO成30°角方向射入,不计粒子重力及两粒子之间的相互作用,若粒子a从N点射出磁场,∠MON=90°。则粒子a、b在磁场中运动的时间之比为(

)A.3∶4 B.3∶2 C.2∶3 D.1∶2A解析

粒子a从N点射出磁场,则在磁场中转过的角度为90°,粒子在磁场中运动的半径等于