高考物理大一轮复习第八章磁场第2课时磁吃运动电荷的作用ppt课件

1、第第2课时磁场对运动电荷的作用课时磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力一、洛伦兹力1.定义：定义：_在磁场中所受的力。在磁场中所受的力。2.大小：大小：F _为为v与与B的夹角。的夹角。1vB时，时，0或或180，洛伦兹力，洛伦兹力F _。2vB时，时，90，洛伦兹力，洛伦兹力F _。3.方向：方向：FB，Fv，即，即F垂直于垂直于_决议的平面。留决议的平面。留意：意：B和和v不一定垂直不一定垂直4.方向判别方法：方向判别方法： _ 。 运动电荷运动电荷qvBsin 0qvBB和和v左手定那么左手定那么匀速直线匀速直线匀速圆周运动匀速圆周运动考点一运动电荷在磁场中遭到的力考点一运动电荷在磁场中遭到

2、的力c/c要点突破要点突破1.洛伦兹力与安培力的关系洛伦兹力与安培力的关系1洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中遭到的力，而安培力洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中遭到的力，而安培力是导体中一切定向挪动的自在电荷遭到的洛伦兹力的宏观表现。是导体中一切定向挪动的自在电荷遭到的洛伦兹力的宏观表现。2虽然安培力是自在电荷定向挪动时遭到的洛伦兹力的宏虽然安培力是自在电荷定向挪动时遭到的洛伦兹力的宏观表现，但不能简单地以为安培力就等于一切定向挪动的电荷观表现，但不能简单地以为安培力就等于一切定向挪动的电荷所受洛伦兹力的合力，只需当导体静止时能这样以为。所受洛伦兹力的合力，只需当导体静止时能这样以为。3洛伦兹力恒不

3、做功，但安培力却可以做功。可见安培力洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功。可见安培力与洛伦兹力既有联络，又有区别。与洛伦兹力既有联络，又有区别。 2.洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力与电场力的比较 洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力作用作用条件条件运动电荷的速度方向与运动电荷的速度方向与B不不平行时，运动电荷才遭到洛平行时，运动电荷才遭到洛伦兹力伦兹力带电粒子只需处在电场带电粒子只需处在电场中，就一定遭到电场力中，就一定遭到电场力大小大小方向方向FqvB，方向与，方向与B垂直，与垂直，与v垂直，用左手定那么判别垂直，用左手定那么判别FqE，F的方向与的方向与E同同向或反向向或反向特点特点洛伦兹力永不做

4、功洛伦兹力永不做功电场力可做正功、负功电场力可做正功、负功或不做功或不做功一样点一样点反映了磁场和电场都具有力的性质反映了磁场和电场都具有力的性质典例分析典例分析【例【例1】 有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的选项有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的选项是是A.电荷在磁场中一定受磁场力的作用电荷在磁场中一定受磁场力的作用B.当电荷平行于电场方向运动时，不受电场力的作用当电荷平行于电场方向运动时，不受电场力的作用C.电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致D.电荷假设受磁场力，那么受力方向与该处的磁场方向垂电荷假设受磁场力，那么受力方向与该处

5、的磁场方向垂直直 解析当电荷在磁场中静止或者速度方向与磁场方向平行时，电解析当电荷在磁场中静止或者速度方向与磁场方向平行时，电荷在磁场中将不受磁场力的作用，选项荷在磁场中将不受磁场力的作用，选项A错误；而电荷在电场中错误；而电荷在电场中一定受电场力的作用，选项一定受电场力的作用，选项B错误；正电荷受电场力的方向与该错误；正电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致，选项处的电场方向一致，选项C错误；电荷假设受磁场力，那么由左错误；电荷假设受磁场力，那么由左手定那么可知受力方向与该处的磁场方向垂直，选项手定那么可知受力方向与该处的磁场方向垂直，选项D正确。正确。答案答案D【例【例2】 如下图，一个带

6、负电的物体从粗糙斜面顶端滑究竟端，如下图，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑究竟端，速度为速度为v。假设加上一个垂直纸面向外的磁场，那么滑究竟端。假设加上一个垂直纸面向外的磁场，那么滑究竟端时时A.v变大变大 B.v变小变小C.v不变不变 D.不能确定不能确定v的变化的变化 解析由于带负电的物体沿斜面下滑时遭到垂直斜面向下的洛伦解析由于带负电的物体沿斜面下滑时遭到垂直斜面向下的洛伦兹力作用，故物体对斜面的正压力增大，斜面对物体的滑动摩擦兹力作用，故物体对斜面的正压力增大，斜面对物体的滑动摩擦力增大，由于物体抑制摩擦力做功增大，所以物体滑究竟端时力增大，由于物体抑制摩擦力做功增大，所以物体滑究竟端

7、时v变小，变小，B正确。正确。答案答案B针对训练针对训练1.运动电荷在磁场中遭到洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，运动电荷在磁场中遭到洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，这一点对地球上的生命来说有非常重要的意义。从太阳和其他这一点对地球上的生命来说有非常重要的意义。从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，在射向地球时，由星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在，改动了带电粒子的运动方向。对地球起到了于地磁场的存在，改动了带电粒子的运动方向。对地球起到了维护作用。如图为地磁场对宇宙射线作用的表示图。现有来自维护作用。如图为地磁场对宇宙射线作用的表示图。现有

8、来自宇宙的一束质子流，以与地球外表垂直的方向射向赤道上空的宇宙的一束质子流，以与地球外表垂直的方向射向赤道上空的某一点，那么这些质子在进入地球周围的空间时将某一点，那么这些质子在进入地球周围的空间时将A.竖直向下沿直线射向地面竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地点向东偏转相对于预定地点向东偏转C.相对于预定地点稍向西偏转相对于预定地点稍向西偏转D.相对于预定地点稍向北偏转相对于预定地点稍向北偏转解析建立空间概念，根据左手定那么不难确定解析建立空间概念，根据左手定那么不难确定B选项正确。选项正确。答案答案B2.以下各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的以下各图中，运动电荷的速度方向

9、、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的选项是受力方向之间的关系正确的选项是解析根据左手定那么，解析根据左手定那么，A中中F方向应向上，方向应向上，B中中F方向应向下，方向应向下，故故A错误，错误，B正确；正确；C、D中都是中都是vB，F0，故，故C、D都错误。都错误。答案答案B 3.如下图，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子如下图，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是在管内的运动应该是A.当从当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动端通入电流时，电子做匀加速直线运动B.当从当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动端通入电流时，电子做匀加速直线运

10、动C.不论从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动不论从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D.不论从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动不论从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动 解析电子的速度解析电子的速度vB、F洛洛0、电子做匀速直线运动。、电子做匀速直线运动。答案答案C 考点二带电粒子在匀强磁场中的运动考点二带电粒子在匀强磁场中的运动/d 要点突破要点突破带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法1圆心确实定普通有以下几种情况：圆心确实定普通有以下几种情况：知粒子运动轨迹上两点的速度方向，作这两速度方向的垂线，知粒子运动轨迹上两点的速度方向，作这两速

11、度方向的垂线，交点即为圆心；交点即为圆心；知粒子入射点、入射方向及运动轨迹上的一条弦，作速度方向知粒子入射点、入射方向及运动轨迹上的一条弦，作速度方向的垂线及弦的垂直平分线，交点即为圆心；的垂线及弦的垂直平分线，交点即为圆心；知粒子运动轨迹上的两条弦，作两条弦的垂直平分线，交点即知粒子运动轨迹上的两条弦，作两条弦的垂直平分线，交点即为圆心。为圆心。典例分析典例分析【例【例1】 圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都一样的带电粒子量都一样的带电粒子a、b、c，以不同的速率沿着，以不同的速率沿着AO方向对准方向对准圆心圆心O射入磁场，其

12、运动轨迹如下图。假设带电粒子只受磁场射入磁场，其运动轨迹如下图。假设带电粒子只受磁场力的作用，那么以下说法正确的选项是力的作用，那么以下说法正确的选项是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粒子在磁场中运动的时间最小粒子在磁场中运动的时间最小D.它们做圆周运动的周期它们做圆周运动的周期TaTbTc 答案答案B【例【例2】 2021绍兴期中如下图，在边长为绍兴期中如下图，在边长为L的正方形区域内的正方形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，有一带正电的电荷，从有垂直于纸面向里的匀强磁场，有一带正电的电荷，从D点以点以v0的速度沿的速度沿DB方向射入磁场，恰好从方向射入磁场

13、，恰好从A点射出，知电荷的质量点射出，知电荷的质量为为m，带电荷量为，带电荷量为q，不计电荷的重力，那么以下说法正确的，不计电荷的重力，那么以下说法正确的选项是选项是答案答案A针对训练针对训练1.如下图，半径为如下图，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一个带电粒子不计重力，从磁场，一个带电粒子不计重力，从A点沿半径方向以速度点沿半径方向以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并由垂直于磁场方向射入磁场中，并由B点射出，且点射出，且AOB120，那么该粒子在磁场中运动的时间为，那么该粒子在磁场中运动的时间为答案答案D2.两相邻匀强磁场区域的

14、磁感应强度大小不同、方向平行。一速两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子不计重力，从较度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子不计重力，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的A.轨道半径减小，角速度增大轨道半径减小，角速度增大B.轨道半径减小，角速度减小轨道半径减小，角速度减小C.轨道半径增大，角速度增大轨道半径增大，角速度增大D.轨道半径增大，角速度减小轨道半径增大，角速度减小 答案答案D考点三带电粒子在有界磁场中临界问题考点三带电粒子在有界磁场中临界问题/d 要点突破要点突破1.带电粒子在有界磁场中运

15、动的三种常见情形带电粒子在有界磁场中运动的三种常见情形1直线边境进出磁场具有对称性，如下图直线边境进出磁场具有对称性，如下图 2平行边境存在临界条件，如下图平行边境存在临界条件，如下图 3圆形边境沿径向射入必沿径向射出，如下图圆形边境沿径向射入必沿径向射出，如下图2.临界景象临界景象1当带电粒子进入设定的有界磁场后，其轨迹是一个残缺当带电粒子进入设定的有界磁场后，其轨迹是一个残缺圆，题中往往会构成各种各样的临界景象。圆，题中往往会构成各种各样的临界景象。2处理此类问题的关键是找准临界点。找临界点的方法是处理此类问题的关键是找准临界点。找临界点的方法是以标题中的以标题中的“恰好恰好“最大最大“最

16、高最高“至少等词语为突破至少等词语为突破口，借助半径口，借助半径R和速度和速度v或磁场或磁场B之间的约束关系进展动态之间的约束关系进展动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边境的关系，找出临界点。运动轨迹分析，确定轨迹圆和边境的关系，找出临界点。 3.极值问题极值问题1刚好穿出磁场边境的条件是带电粒子在磁场中运动的轨刚好穿出磁场边境的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边境相切。迹与边境相切。2当速度当速度v一定时，弧长越长，圆心角越大，那么带电粒子一定时，弧长越长，圆心角越大，那么带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。在有界磁场中运动的时间越长。3当速率当速率v变化时，圆心角越大，运动时间越长。变化时，

17、圆心角越大，运动时间越长。 典例分析典例分析【例【例1】 2021杭州模拟如下图，质量均为杭州模拟如下图，质量均为m，电荷量大小均，电荷量大小均为为q的正、负离子均从磁场边境上的一点的正、负离子均从磁场边境上的一点A以与磁场边境夹角为以与磁场边境夹角为30的初速度的初速度v0射入到磁场中，然后分别从边境上的射入到磁场中，然后分别从边境上的B点和点和C点射出，知磁感应强度大小为点射出，知磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，正、负，方向垂直纸面向里，正、负离子重力不计。求：离子重力不计。求：1AB、AC的长度；的长度；2正、负离子在磁场中运动时间之比。正、负离子在磁场中运动时间之比。 解析解析1

18、画出正、负离子在磁场中的运动轨迹分别如图中画出正、负离子在磁场中的运动轨迹分别如图中、所示。所示。【例【例2】 矩形区域矩形区域abcd包括边境充溢磁感应强度为包括边境充溢磁感应强度为B、方向、方向垂直纸面向里的匀强磁场。现从垂直纸面向里的匀强磁场。现从ad边中点边中点O处，以垂直磁场且处，以垂直磁场且跟跟ad边成边成30角的速度射入一带电粒子。知粒子质量为角的速度射入一带电粒子。知粒子质量为m、电、电荷量为荷量为q，ad边长为边长为L，不计粒子重力。，不计粒子重力。1假设要粒子从假设要粒子从ab边上射出，那么入射速度边上射出，那么入射速度v0的大小范围的大小范围是多少？是多少？ab边足够长边

19、足够长2粒子在磁场中运动的最长时间是多少？粒子在磁场中运动的最长时间是多少？ 针对训练针对训练1.如下图，在第如下图，在第象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以一样速率沿与负电子分别以一样速率沿与x轴成轴成30角的方向从原点射入磁角的方向从原点射入磁场，那么正、负电子在磁场中运动的时间之比为场，那么正、负电子在磁场中运动的时间之比为解析正、负电子在磁场中运动轨迹如下图，正电子做匀速圆周解析正、负电子在磁场中运动轨迹如下图，正电子做匀速圆周运动在磁场中的部分对应圆心角为运动在磁场中的部分对应圆心角为120，负电子圆周部分所对，负电子圆周部分所

20、对应圆心角为应圆心角为60，故时间之比为，故时间之比为2 1。答案答案B2.空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边境。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从边境。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点射入。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不点射入。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷一样，且都包含不同速率的粒子。不计重力。以同，但其比荷一样，且都包含不同速率的粒子。不计重力。以下说法正确的选项是下说法正确的选项是A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同入射速度不

21、同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度一样的粒子在磁场中的运动轨迹一定一样入射速度一样的粒子在磁场中的运动轨迹一定一样C.在磁场中运动时间一样的粒子，其运动轨迹一定一样在磁场中运动时间一样的粒子，其运动轨迹一定一样D.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越小在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越小答案答案B答案答案20 cm1.如下图为圆柱形区域的横截面，在没有磁场的情况下，带电粒如下图为圆柱形区域的横截面，在没有磁场的情况下，带电粒子不计重力以某一初速度沿截面直径方向入射，穿过此区子不计重力以某一初速度沿截面直径方向入射，穿过此区域的时间为域的时间为t，在

22、该区域加沿轴线垂直纸面向外方向的匀强磁场，在该区域加沿轴线垂直纸面向外方向的匀强磁场，磁感应强度大小为磁感应强度大小为B，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转60角，如下图。根据角，如下图。根据上述条件无法确定的是上述条件无法确定的是A.带电粒子的电性带电粒子的电性B.带电粒子的比荷带电粒子的比荷C.带电粒子在磁场中运动的周期带电粒子在磁场中运动的周期D.带电粒子在磁场中运动的半径带电粒子在磁场中运动的半径答案答案D2.2021温州模拟如图为云室中某粒子穿过铅板温州模拟如图为云室中某粒子穿过铅

23、板P前后的运动前后的运动轨迹，室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直图中垂直于轨迹，室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直图中垂直于纸面向里。由此可知粒子纸面向里。由此可知粒子A.一定带正电一定带正电B.一定带负电一定带负电C.不带电不带电D.能够带正电，也能够带负电能够带正电，也能够带负电 答案答案A3.如下图，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向程如下图，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向程度向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由度向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁点进入电磁场并刚好能沿场并刚好能沿ab直线向上运动。以下说法正确的选项是直线向上运动。以下说

24、法正确的选项是A.微粒一定带负电微粒一定带负电 B.微粒动能一定减小微粒动能一定减小C.微粒的电势能一定添加微粒的电势能一定添加 D.微粒的机械能不变微粒的机械能不变 解析微粒遭到竖直向下的重力，程度方向的电场力，垂直速度解析微粒遭到竖直向下的重力，程度方向的电场力，垂直速度方向的洛伦兹力，其中重力和电场力是恒力，由于微粒沿直线运方向的洛伦兹力，其中重力和电场力是恒力，由于微粒沿直线运动，那么可以判别出其遭到的洛伦兹力也是恒定的，即该微粒是动，那么可以判别出其遭到的洛伦兹力也是恒定的，即该微粒是做匀速直线运动，动能不变，所以做匀速直线运动，动能不变，所以B项错误；假设该微粒带正电，项错误；假设该微粒带正电，那么遭到向右的电场力和向左下方的洛伦兹力，所以微粒遭到的那么遭到向右的电场力和向左下方的洛伦兹力，所以微粒遭到的力不会平衡，故该微粒一定是带负电，力不会平衡，故该微粒一定是带负电，A项正确；该微