高考一轮复习磁场对运动电荷的作用及带电粒子在复合场中的运动

1、第第2讲磁场对运动电荷的作用讲磁场对运动电荷的作用(单选单选)(2013黄山检测黄山检测)下列各图中，运动电荷的速度方向、磁下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是()洛伦兹力洛伦兹力 (考纲要求考纲要求)【思维驱动思维驱动】B B1洛伦兹力洛伦兹力：磁场对：磁场对_的作用的作用力叫洛伦兹力力叫洛伦兹力2洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(1)判定方法判定方法：左手定则：左手定则：掌心掌心磁感线磁感线_穿入掌心；穿入掌心；四指四指指向正电荷运动的方向或指向正电荷运动的方向或负电荷运动的负电荷运动的_；拇指拇指指向指

2、向_的方向的方向(2)方向特点方向特点：FB，Fv，即，即F垂垂直于直于B和和v决定的决定的_(B、v不一不一定垂直定垂直)【知识存盘知识存盘】运动电荷运动电荷垂直垂直反方向反方向洛伦兹力洛伦兹力平面平面3洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小 F ，为为v与与B的夹角，如图所示的夹角，如图所示(1)B时时，洛伦兹力，洛伦兹力F_(0或或180)(2)B时时，洛伦兹力，洛伦兹力F_(90)(3)0时时，洛伦兹力，洛伦兹力F_0qvB0qvBsin 注意注意: :带电粒子在电场中一定受到电场力的作用，带电粒子在电场中一定受到电场力的作用， 但是在磁场中不一定受到磁场力的作用。但是在磁场中不一定受到磁场力的

3、作用。A1.A1.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略如图所示，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重力，电子在管内的运动应该是( )( ) A A当从当从a 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 B当从当从b 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动 C C不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动 D D不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动学案练习学案练习学案练习学案练习B2.B2. .如图所示，一个带负

4、电的物体从粗糙斜面顶端滑到底如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到底端，速度为端，速度为v v。若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到。若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时底端时( () )A Av v变大变大 B Bv v变小变小C Cv v不变不变 D D不能确定不能确定v v的变化的变化 B3.用绝缘细线悬挂一个质量为用绝缘细线悬挂一个质量为m，带电荷，带电荷量为量为q的小球，让它处于图的小球，让它处于图8216所示所示的磁感应强度为的磁感应强度为B的匀强磁场中由于磁场的匀强磁场中由于磁场的运动，小球静止在图中位置，这时悬线的运动，小球静止在图中位置，这时悬线与竖直方向夹角为与

5、竖直方向夹角为，并被拉紧，则磁场的，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向是运动速度和方向是 ()图图8216学案练习学案练习答案答案C试画出下图中几种情况下带电粒子的运动轨迹，并说出其运试画出下图中几种情况下带电粒子的运动轨迹，并说出其运动性质动性质带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动 (考纲要求考纲要求)【思维驱动思维驱动】答案答案1洛伦兹力的特点：洛伦兹力的特点：洛伦兹力不改变带电粒子速度的洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说，洛伦兹力对带电粒子不做功大小，或者说，洛伦兹力对带电粒子不做功 。2若若vB，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场

6、中做_运动运动3若若vB，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度感线的平面内以入射速度v做做_运动运动4半径和周期公式半径和周期公式：(vB)【知识存盘知识存盘】匀速直线匀速直线匀速圆周匀速圆周学案练习学案练习10. (201410. (2014新课标全国卷新课标全国卷，16)16)如图所示，如图所示，MNMN为铝质薄为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场( (未画出未画出) )。一带电粒子从紧贴铝板上表面的。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P P点垂直于铝板点垂直于铝板向上

7、射出，从向上射出，从Q Q点穿越铝板后到达点穿越铝板后到达PQPQ的中点的中点O O。已知粒子穿。已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变。不越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变。不计重力，铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为计重力，铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( () )5.5.带电粒子在有界磁场中运动带电粒子在有界磁场中运动学案练习学案练习如图所示，一束电子（电荷量为如图所示，一束电子（电荷量为e e）以速度）以速度v v垂直垂直射入磁感应强度为射入磁感应强度为B B、宽度为、宽度为d d的匀强磁场中的匀强磁场中. . 穿过磁场时速穿过磁场时速度方向与电子

8、原来射入方向的度方向与电子原来射入方向的夹角是夹角是3030, , 则电子的质量是则电子的质量是多少？穿过磁场的时间是多少？多少？穿过磁场的时间是多少？【解析解析】因为速度方向改变因为速度方向改变3030，因此此段轨，因此此段轨迹所对应的圆心角为迹所对应的圆心角为3030，如图所示，由几何，如图所示，由几何关系可得：关系可得：半径半径R=2dR=2d再由半径公式再由半径公式可以求出电子的质量可以求出电子的质量穿过磁场的时间穿过磁场的时间 . .【答案答案】mvR =eB2deBm =vdt =T =23v2deBv d3 v小结：小结：1.1.定圆心定圆心 2.2.画轨迹画轨迹3.3.找半径找

9、半径 4.4.求时间求时间l 已知已知两个速度方向两个速度方向： 可分别做垂线，其交点是圆心。可分别做垂线，其交点是圆心。l 已知已知入射方向入射方向和和出射点出射点的位置：的位置： 过入射点作入射方向的垂线，连过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作接入射点和出射点，作中垂线中垂线，交点，交点是圆心。是圆心。 常用勾股定理或解三角形的方法常用勾股定理或解三角形的方法qBmT 2 O OV V0 0P PM MV VO OV VP PM M小结：当带电粒子从小结：当带电粒子从同一边界入射、出射同一边界入射、出射时，速度与边界夹角时，速度与边界夹角相同相同对称性对称性6.6.带电粒子在直

10、线边界磁场中的运动带电粒子在直线边界磁场中的运动学案练习学案练习B5.B5.如图所示，在如图所示，在y y0 0的区域内存在匀强磁场，磁的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于场方向垂直于xOyxOy平面并指向纸面外，磁感应强度平面并指向纸面外，磁感应强度为为B B. .一带正电的粒子以速度一带正电的粒子以速度v v0 0从从O O点射入磁场，入点射入磁场，入射方向在射方向在xOyxOy平面内，与平面内，与x x轴正向的夹角为轴正向的夹角为，不，不计重力若粒子射出磁场的位置与计重力若粒子射出磁场的位置与O O点的距离为点的距离为l，求该粒子的比荷。求该粒子的比荷。 7. (7. (多选多选) )如

11、图所示，在平板如图所示，在平板PQ上方有一匀强磁场，磁场上方有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。某时刻有方向垂直纸面向里。某时刻有a、b、c三个电子三个电子( (不计重力不计重力) )分别以大小相等、方向如图所示的初速度分别以大小相等、方向如图所示的初速度v va a、v vb b和和v vc c经过经过平板平板PQ上的小孔上的小孔O射入匀强磁场。这三个电子打到平板射入匀强磁场。这三个电子打到平板PQPQ上的位置到小孔上的位置到小孔O O的距离分别是的距离分别是la a、l lb b和和l lc c，电子在磁场，电子在磁场中运动的时间分别为中运动的时间分别为t ta a、t tb b和和t t

12、c c。整个装置放在真空中。整个装置放在真空中。则下列判断正确的是则下列判断正确的是( () )A Al la al lc cl lb b B Bl la al lb bl lc cC Ct ta at tb bt tc c D Dt ta at tb bt tc c学案练习学案练习7.7.带电粒子在圆形磁场中的运动带电粒子在圆形磁场中的运动B6. B6. 如图所示，半径为如图所示，半径为r r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒匀强磁场，一个带电粒子子( (不计重力不计重力) )从从A A点以速度点以速度v v0 0垂直于磁场方垂直于磁

13、场方向射入磁场中，并从向射入磁场中，并从B B点射出，若点射出，若AOBAOB120120，则该带电粒子在，则该带电粒子在磁场中运动的时间磁场中运动的时间( () )学案练习学案练习学案练习学案练习B9.B9.如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子荷量都相同的带电粒子a a、b b、c c，以不同的速率对准圆心，以不同的速率对准圆心O O沿着沿着AOAO方方向射入磁场，其运动轨迹如图所示，若带电粒子只受磁场力的作用向射入磁场，其运动轨迹如图所示，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是，则下列说法正

14、确的是( () )A Aa a粒子动能最大粒子动能最大B Bc c粒子速率最大粒子速率最大C Cc c粒子在磁场中运动时间最长粒子在磁场中运动时间最长D D它们做圆周运动的周期它们做圆周运动的周期T Ta aT Tb bT Tc c圆周运动的对称性应用的两个重要结论：圆周运动的对称性应用的两个重要结论：1. 1.当带电粒子从同一边界入射、出射时，当带电粒子从同一边界入射、出射时，速度与边界夹角相同速度与边界夹角相同2.2.在圆形磁场区域内，沿半径方向射入在圆形磁场区域内，沿半径方向射入的粒子，必沿半径方向射出。的粒子，必沿半径方向射出。五、临界问题五、临界问题例：长为例：长为L L的水平极板间

15、，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为示，磁感强度为B B，板间距离也为板间距离也为L L，板不带电，现有质量为板不带电，现有质量为m m，电量为电量为q q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度磁感线以速度v v水平射入磁场，欲使粒子能打在极板上，可采用水平射入磁场，欲使粒子能打在极板上，可采用的办法是：的办法是： （ ）A A使粒子的速度使粒子的速度v v 55BqLBqL/4/4m mC C使粒子的速度使粒子的速度v v BqLBqL/ /m mD D使粒子速度使粒子速度BqLBqL/4/4m m v v 0)0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为大小为E E0 0的匀强电场和磁感应强度大小为的匀强电场和磁感应强度大小为B B0 0的匀强磁场，照相底片的匀强磁场，照相底片D D与狭缝与狭缝S S1 1、S S2 2的连线平行且距离为的连线平行且距离为L L，忽略重力的影响，忽略重力的影响(1)(1)求从狭缝求从狭缝S2S2射出的离子速度射出的离子速度v v0 0的大小；的大小；(2)(2)若打在照相