高考物理大一輪復習第八章磁場第2課時磁吃運動電荷的作用ppt課件

1、第第2課時磁場對運動電荷的作用課時磁場對運動電荷的作用一、洛倫茲力一、洛倫茲力1.定義：定義：_在磁場中所受的力。在磁場中所受的力。2.大?。捍笮。篎 _為為v與與B的夾角。的夾角。1vB時，時，0或或180，洛倫茲力，洛倫茲力F _。2vB時，時，90，洛倫茲力，洛倫茲力F _。3.方向：方向：FB，F(xiàn)v，即，即F垂直于垂直于_決議的平面。留決議的平面。留意：意：B和和v不一定垂直不一定垂直4.方向判別方法：方向判別方法： _ 。 運動電荷運動電荷qvBsin 0qvBB和和v左手定那么左手定那么勻速直線勻速直線勻速圓周運動勻速圓周運動考點一運動電荷在磁場中遭到的力考點一運動電荷在磁場中遭到

2、的力c/c要點突破要點突破1.洛倫茲力與安培力的關系洛倫茲力與安培力的關系1洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中遭到的力，而安培力洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中遭到的力，而安培力是導體中一切定向挪動的自在電荷遭到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。是導體中一切定向挪動的自在電荷遭到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。2雖然安培力是自在電荷定向挪動時遭到的洛倫茲力的宏雖然安培力是自在電荷定向挪動時遭到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但不能簡單地以為安培力就等于一切定向挪動的電荷觀表現(xiàn)，但不能簡單地以為安培力就等于一切定向挪動的電荷所受洛倫茲力的合力，只需當導體靜止時能這樣以為。所受洛倫茲力的合力，只需當導體靜止時能這樣以為。3洛倫茲力恒不

3、做功，但安培力卻可以做功?？梢姲才嗔β鍌惼澚悴蛔龉?，但安培力卻可以做功?？梢姲才嗔εc洛倫茲力既有聯(lián)絡，又有區(qū)別。與洛倫茲力既有聯(lián)絡，又有區(qū)別。 2.洛倫茲力與電場力的比較洛倫茲力與電場力的比較 洛倫茲力洛倫茲力電場力電場力作用作用條件條件運動電荷的速度方向與運動電荷的速度方向與B不不平行時，運動電荷才遭到洛平行時，運動電荷才遭到洛倫茲力倫茲力帶電粒子只需處在電場帶電粒子只需處在電場中，就一定遭到電場力中，就一定遭到電場力大小大小方向方向FqvB，方向與，方向與B垂直，與垂直，與v垂直，用左手定那么判別垂直，用左手定那么判別FqE，F(xiàn)的方向與的方向與E同同向或反向向或反向特點特點洛倫茲力永不做

4、功洛倫茲力永不做功電場力可做正功、負功電場力可做正功、負功或不做功或不做功一樣點一樣點反映了磁場和電場都具有力的性質反映了磁場和電場都具有力的性質典例分析典例分析【例【例1】 有關電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的選項有關電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的選項是是A.電荷在磁場中一定受磁場力的作用電荷在磁場中一定受磁場力的作用B.當電荷平行于電場方向運動時，不受電場力的作用當電荷平行于電場方向運動時，不受電場力的作用C.電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致D.電荷假設受磁場力，那么受力方向與該處的磁場方向垂電荷假設受磁場力，那么受力方向與該處

5、的磁場方向垂直直 解析當電荷在磁場中靜止或者速度方向與磁場方向平行時，電解析當電荷在磁場中靜止或者速度方向與磁場方向平行時，電荷在磁場中將不受磁場力的作用，選項荷在磁場中將不受磁場力的作用，選項A錯誤；而電荷在電場中錯誤；而電荷在電場中一定受電場力的作用，選項一定受電場力的作用，選項B錯誤；正電荷受電場力的方向與該錯誤；正電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致，選項處的電場方向一致，選項C錯誤；電荷假設受磁場力，那么由左錯誤；電荷假設受磁場力，那么由左手定那么可知受力方向與該處的磁場方向垂直，選項手定那么可知受力方向與該處的磁場方向垂直，選項D正確。正確。答案答案D【例【例2】 如下圖，一個帶

6、負電的物體從粗糙斜面頂端滑究竟端，如下圖，一個帶負電的物體從粗糙斜面頂端滑究竟端，速度為速度為v。假設加上一個垂直紙面向外的磁場，那么滑究竟端。假設加上一個垂直紙面向外的磁場，那么滑究竟端時時A.v變大變大 B.v變小變小C.v不變不變 D.不能確定不能確定v的變化的變化 解析由于帶負電的物體沿斜面下滑時遭到垂直斜面向下的洛倫解析由于帶負電的物體沿斜面下滑時遭到垂直斜面向下的洛倫茲力作用，故物體對斜面的正壓力增大，斜面對物體的滑動摩擦茲力作用，故物體對斜面的正壓力增大，斜面對物體的滑動摩擦力增大，由于物體抑制摩擦力做功增大，所以物體滑究竟端時力增大，由于物體抑制摩擦力做功增大，所以物體滑究竟端

7、時v變小，變小，B正確。正確。答案答案B針對訓練針對訓練1.運動電荷在磁場中遭到洛倫茲力的作用，運動方向會發(fā)生偏轉，運動電荷在磁場中遭到洛倫茲力的作用，運動方向會發(fā)生偏轉，這一點對地球上的生命來說有非常重要的意義。從太陽和其他這一點對地球上的生命來說有非常重要的意義。從太陽和其他星體發(fā)射出的高能粒子流，稱為宇宙射線，在射向地球時，由星體發(fā)射出的高能粒子流，稱為宇宙射線，在射向地球時，由于地磁場的存在，改動了帶電粒子的運動方向。對地球起到了于地磁場的存在，改動了帶電粒子的運動方向。對地球起到了維護作用。如圖為地磁場對宇宙射線作用的表示圖?，F(xiàn)有來自維護作用。如圖為地磁場對宇宙射線作用的表示圖?，F(xiàn)有

8、來自宇宙的一束質子流，以與地球外表垂直的方向射向赤道上空的宇宙的一束質子流，以與地球外表垂直的方向射向赤道上空的某一點，那么這些質子在進入地球周圍的空間時將某一點，那么這些質子在進入地球周圍的空間時將A.豎直向下沿直線射向地面豎直向下沿直線射向地面B.相對于預定地點向東偏轉相對于預定地點向東偏轉C.相對于預定地點稍向西偏轉相對于預定地點稍向西偏轉D.相對于預定地點稍向北偏轉相對于預定地點稍向北偏轉解析建立空間概念，根據(jù)左手定那么不難確定解析建立空間概念，根據(jù)左手定那么不難確定B選項正確。選項正確。答案答案B2.以下各圖中，運動電荷的速度方向、磁感應強度方向和電荷的以下各圖中，運動電荷的速度方向

9、、磁感應強度方向和電荷的受力方向之間的關系正確的選項是受力方向之間的關系正確的選項是解析根據(jù)左手定那么，解析根據(jù)左手定那么，A中中F方向應向上，方向應向上，B中中F方向應向下，方向應向下，故故A錯誤，錯誤，B正確；正確；C、D中都是中都是vB，F(xiàn)0，故，故C、D都錯誤。都錯誤。答案答案B 3.如下圖，一束電子流沿管的軸線進入螺線管，忽略重力，電子如下圖，一束電子流沿管的軸線進入螺線管，忽略重力，電子在管內的運動應該是在管內的運動應該是A.當從當從a端通入電流時，電子做勻加速直線運動端通入電流時，電子做勻加速直線運動B.當從當從b端通入電流時，電子做勻加速直線運動端通入電流時，電子做勻加速直線運

10、動C.不論從哪端通入電流，電子都做勻速直線運動不論從哪端通入電流，電子都做勻速直線運動D.不論從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運動不論從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運動 解析電子的速度解析電子的速度vB、F洛洛0、電子做勻速直線運動。、電子做勻速直線運動。答案答案C 考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動/d 要點突破要點突破帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的分析方法帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的分析方法1圓心確實定普通有以下幾種情況：圓心確實定普通有以下幾種情況：知粒子運動軌跡上兩點的速度方向，作這兩速度方向的垂線，知粒子運動軌跡上兩點的速度方向，作這兩速

11、度方向的垂線，交點即為圓心；交點即為圓心；知粒子入射點、入射方向及運動軌跡上的一條弦，作速度方向知粒子入射點、入射方向及運動軌跡上的一條弦，作速度方向的垂線及弦的垂直平分線，交點即為圓心；的垂線及弦的垂直平分線，交點即為圓心；知粒子運動軌跡上的兩條弦，作兩條弦的垂直平分線，交點即知粒子運動軌跡上的兩條弦，作兩條弦的垂直平分線，交點即為圓心。為圓心。典例分析典例分析【例【例1】 圓形區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場，三個質量和電荷圓形區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場，三個質量和電荷量都一樣的帶電粒子量都一樣的帶電粒子a、b、c，以不同的速率沿著，以不同的速率沿著AO方向對準方向對準圓心圓心O射入磁場，其

12、運動軌跡如下圖。假設帶電粒子只受磁場射入磁場，其運動軌跡如下圖。假設帶電粒子只受磁場力的作用，那么以下說法正確的選項是力的作用，那么以下說法正確的選項是A.a粒子速率最大粒子速率最大B.c粒子速率最大粒子速率最大C.a粒子在磁場中運動的時間最小粒子在磁場中運動的時間最小D.它們做圓周運動的周期它們做圓周運動的周期TaTbTc 答案答案B【例【例2】 2021紹興期中如下圖，在邊長為紹興期中如下圖，在邊長為L的正方形區(qū)域內的正方形區(qū)域內有垂直于紙面向里的勻強磁場，有一帶正電的電荷，從有垂直于紙面向里的勻強磁場，有一帶正電的電荷，從D點以點以v0的速度沿的速度沿DB方向射入磁場，恰好從方向射入磁場

13、，恰好從A點射出，知電荷的質量點射出，知電荷的質量為為m，帶電荷量為，帶電荷量為q，不計電荷的重力，那么以下說法正確的，不計電荷的重力，那么以下說法正確的選項是選項是答案答案A針對訓練針對訓練1.如下圖，半徑為如下圖，半徑為r的圓形空間內，存在著垂直于紙面向外的勻強的圓形空間內，存在著垂直于紙面向外的勻強磁場，一個帶電粒子不計重力，從磁場，一個帶電粒子不計重力，從A點沿半徑方向以速度點沿半徑方向以速度v0垂直于磁場方向射入磁場中，并由垂直于磁場方向射入磁場中，并由B點射出，且點射出，且AOB120，那么該粒子在磁場中運動的時間為，那么該粒子在磁場中運動的時間為答案答案D2.兩相鄰勻強磁場區(qū)域的

14、磁感應強度大小不同、方向平行。一速兩相鄰勻強磁場區(qū)域的磁感應強度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應強度方向垂直的帶電粒子不計重力，從較度方向與磁感應強度方向垂直的帶電粒子不計重力，從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的A.軌道半徑減小，角速度增大軌道半徑減小，角速度增大B.軌道半徑減小，角速度減小軌道半徑減小，角速度減小C.軌道半徑增大，角速度增大軌道半徑增大，角速度增大D.軌道半徑增大，角速度減小軌道半徑增大，角速度減小 答案答案D考點三帶電粒子在有界磁場中臨界問題考點三帶電粒子在有界磁場中臨界問題/d 要點突破要點突破1.帶電粒子在有界磁場中運

15、動的三種常見情形帶電粒子在有界磁場中運動的三種常見情形1直線邊境進出磁場具有對稱性，如下圖直線邊境進出磁場具有對稱性，如下圖 2平行邊境存在臨界條件，如下圖平行邊境存在臨界條件，如下圖 3圓形邊境沿徑向射入必沿徑向射出，如下圖圓形邊境沿徑向射入必沿徑向射出，如下圖2.臨界景象臨界景象1當帶電粒子進入設定的有界磁場后，其軌跡是一個殘缺當帶電粒子進入設定的有界磁場后，其軌跡是一個殘缺圓，題中往往會構成各種各樣的臨界景象。圓，題中往往會構成各種各樣的臨界景象。2處理此類問題的關鍵是找準臨界點。找臨界點的方法是處理此類問題的關鍵是找準臨界點。找臨界點的方法是以標題中的以標題中的“恰好恰好“最大最大“最

16、高最高“至少等詞語為突破至少等詞語為突破口，借助半徑口，借助半徑R和速度和速度v或磁場或磁場B之間的約束關系進展動態(tài)之間的約束關系進展動態(tài)運動軌跡分析，確定軌跡圓和邊境的關系，找出臨界點。運動軌跡分析，確定軌跡圓和邊境的關系，找出臨界點。 3.極值問題極值問題1剛好穿出磁場邊境的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌剛好穿出磁場邊境的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊境相切。跡與邊境相切。2當速度當速度v一定時，弧長越長，圓心角越大，那么帶電粒子一定時，弧長越長，圓心角越大，那么帶電粒子在有界磁場中運動的時間越長。在有界磁場中運動的時間越長。3當速率當速率v變化時，圓心角越大，運動時間越長。變化時，

17、圓心角越大，運動時間越長。 典例分析典例分析【例【例1】 2021杭州模擬如下圖，質量均為杭州模擬如下圖，質量均為m，電荷量大小均，電荷量大小均為為q的正、負離子均從磁場邊境上的一點的正、負離子均從磁場邊境上的一點A以與磁場邊境夾角為以與磁場邊境夾角為30的初速度的初速度v0射入到磁場中，然后分別從邊境上的射入到磁場中，然后分別從邊境上的B點和點和C點射出，知磁感應強度大小為點射出，知磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里，正、負，方向垂直紙面向里，正、負離子重力不計。求：離子重力不計。求：1AB、AC的長度；的長度；2正、負離子在磁場中運動時間之比。正、負離子在磁場中運動時間之比。 解析解析1

18、畫出正、負離子在磁場中的運動軌跡分別如圖中畫出正、負離子在磁場中的運動軌跡分別如圖中、所示。所示。【例【例2】 矩形區(qū)域矩形區(qū)域abcd包括邊境充溢磁感應強度為包括邊境充溢磁感應強度為B、方向、方向垂直紙面向里的勻強磁場?，F(xiàn)從垂直紙面向里的勻強磁場?，F(xiàn)從ad邊中點邊中點O處，以垂直磁場且處，以垂直磁場且跟跟ad邊成邊成30角的速度射入一帶電粒子。知粒子質量為角的速度射入一帶電粒子。知粒子質量為m、電、電荷量為荷量為q，ad邊長為邊長為L，不計粒子重力。，不計粒子重力。1假設要粒子從假設要粒子從ab邊上射出，那么入射速度邊上射出，那么入射速度v0的大小范圍的大小范圍是多少？是多少？ab邊足夠長邊

19、足夠長2粒子在磁場中運動的最長時間是多少？粒子在磁場中運動的最長時間是多少？ 針對訓練針對訓練1.如下圖，在第如下圖，在第象限內有垂直紙面向里的勻強磁場，一對正、象限內有垂直紙面向里的勻強磁場，一對正、負電子分別以一樣速率沿與負電子分別以一樣速率沿與x軸成軸成30角的方向從原點射入磁角的方向從原點射入磁場，那么正、負電子在磁場中運動的時間之比為場，那么正、負電子在磁場中運動的時間之比為解析正、負電子在磁場中運動軌跡如下圖，正電子做勻速圓周解析正、負電子在磁場中運動軌跡如下圖，正電子做勻速圓周運動在磁場中的部分對應圓心角為運動在磁場中的部分對應圓心角為120，負電子圓周部分所對，負電子圓周部分所

20、對應圓心角為應圓心角為60，故時間之比為，故時間之比為2 1。答案答案B2.空間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，圖中的正方形為其空間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，圖中的正方形為其邊境。一細束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從邊境。一細束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點射入。這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質量均不點射入。這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質量均不同，但其比荷一樣，且都包含不同速率的粒子。不計重力。以同，但其比荷一樣，且都包含不同速率的粒子。不計重力。以下說法正確的選項是下說法正確的選項是A.入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同入射速度不

21、同的粒子在磁場中的運動時間一定不同B.入射速度一樣的粒子在磁場中的運動軌跡一定一樣入射速度一樣的粒子在磁場中的運動軌跡一定一樣C.在磁場中運動時間一樣的粒子，其運動軌跡一定一樣在磁場中運動時間一樣的粒子，其運動軌跡一定一樣D.在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越小在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越小答案答案B答案答案20 cm1.如下圖為圓柱形區(qū)域的橫截面，在沒有磁場的情況下，帶電粒如下圖為圓柱形區(qū)域的橫截面，在沒有磁場的情況下，帶電粒子不計重力以某一初速度沿截面直徑方向入射，穿過此區(qū)子不計重力以某一初速度沿截面直徑方向入射，穿過此區(qū)域的時間為域的時間為t，在

22、該區(qū)域加沿軸線垂直紙面向外方向的勻強磁場，在該區(qū)域加沿軸線垂直紙面向外方向的勻強磁場，磁感應強度大小為磁感應強度大小為B，帶電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入，帶電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入射，粒子飛出此區(qū)域時，速度方向偏轉射，粒子飛出此區(qū)域時，速度方向偏轉60角，如下圖。根據(jù)角，如下圖。根據(jù)上述條件無法確定的是上述條件無法確定的是A.帶電粒子的電性帶電粒子的電性B.帶電粒子的比荷帶電粒子的比荷C.帶電粒子在磁場中運動的周期帶電粒子在磁場中運動的周期D.帶電粒子在磁場中運動的半徑帶電粒子在磁場中運動的半徑答案答案D2.2021溫州模擬如圖為云室中某粒子穿過鉛板溫州模擬如圖為云室中某粒子穿過鉛

23、板P前后的運動前后的運動軌跡，室中勻強磁場的方向與軌跡所在平面垂直圖中垂直于軌跡，室中勻強磁場的方向與軌跡所在平面垂直圖中垂直于紙面向里。由此可知粒子紙面向里。由此可知粒子A.一定帶正電一定帶正電B.一定帶負電一定帶負電C.不帶電不帶電D.能夠帶正電，也能夠帶負電能夠帶正電，也能夠帶負電 答案答案A3.如下圖，某空間存在正交的勻強磁場和勻強電場，電場方向程如下圖，某空間存在正交的勻強磁場和勻強電場，電場方向程度向右，磁場方向垂直紙面向里，一帶電微粒由度向右，磁場方向垂直紙面向里，一帶電微粒由a點進入電磁點進入電磁場并剛好能沿場并剛好能沿ab直線向上運動。以下說法正確的選項是直線向上運動。以下說

24、法正確的選項是A.微粒一定帶負電微粒一定帶負電 B.微粒動能一定減小微粒動能一定減小C.微粒的電勢能一定添加微粒的電勢能一定添加 D.微粒的機械能不變微粒的機械能不變 解析微粒遭到豎直向下的重力，程度方向的電場力，垂直速度解析微粒遭到豎直向下的重力，程度方向的電場力，垂直速度方向的洛倫茲力，其中重力和電場力是恒力，由于微粒沿直線運方向的洛倫茲力，其中重力和電場力是恒力，由于微粒沿直線運動，那么可以判別出其遭到的洛倫茲力也是恒定的，即該微粒是動，那么可以判別出其遭到的洛倫茲力也是恒定的，即該微粒是做勻速直線運動，動能不變，所以做勻速直線運動，動能不變，所以B項錯誤；假設該微粒帶正電，項錯誤；假設該微粒帶正電，那么遭到向右的電場力和向左下方的洛倫茲力，所以微粒遭到的那么遭到向右的電場力和向左下方的洛倫茲力，所以微粒遭到的力不會平衡，故該微粒一定是帶負電，力不會平衡，故該微粒一定是帶負電，A項正確；該微