《高考备考指南 理科综合 物理》课件-第9章 第2讲

磁场第九章第2讲磁场对运动电荷的作用栏目导航01知识梳理回顾03随堂限时集训02考点各个击破04配套训练知识梳理回顾1一、洛伦兹力1．洛伦兹力的定义磁场对__________的作用力．2．洛伦兹力的大小f＝__________，θ为v与B的夹角，如图所示．(1)当v∥B时，θ＝0或180°，洛伦兹力f＝______.(2)当v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力f＝________.(3)静止电荷不受洛伦兹力作用．运动电荷qvBsinθ

0

qvB

手心正电荷运动负电荷即为运动电荷所受洛伦兹力B与v

不做功夯基题组

1．(2017年丹阳模拟)关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是(

)A．电荷运动方向与电场方向平行时，不受电场力作用B．电荷所受电场力方向一定与该处电场方向相同C．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用D．电荷所受的洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直【答案】D【解析】电场的基本性质就是对其中的电荷有力的作用，电荷运动方向与电场方向平行时，仍然受电场力作用．故A错误．规定正电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致，故B错误．电荷在磁场中受洛伦兹力是有条件的，即运动电荷和磁场方向有夹角，故C错误．根据左手定则，电荷所受的洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直，故D正确．【答案】A【解析】根据右手螺旋定则可知直线电流I产生的磁场方向与光滑的水平面垂直，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力方向始终与该水平面垂直，沿水平方向没有分力，所以洛伦兹力对运动的电荷不做功．由此可知，小球将做匀速直线运动．故A正确，B、C、D错误．二、带电粒子在匀强磁场中的运动如果运动电荷在匀强磁场中除洛伦兹力外其他力均忽略不计(或均被平衡)，一般讨论如下2种运动形式．1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做__________运动．匀速直线匀速圆周mω2r

夯基题组3．(2017年重庆模拟)两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图．若不计粒子的重力，则下列说法正确的是(

)A．a粒子带正电，b粒子带负电B．a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大C．b粒子动能较大D．b粒子在磁场中运动的时间较长【答案】C4．(2016年四川卷)如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场．一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为vb时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为tb.当速度大小为vc时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为tc.不计粒子重力，则(

)A．vb∶vc＝1∶2，tb∶tc＝2∶1 B．vb∶vc＝2∶2，tb∶tc＝1∶2C．vb∶vc＝2∶1，tb∶tc＝2∶1 D．vb∶vc＝1∶2，tb∶tc＝1∶2【答案】A考点各个击破21．洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．(2)当电荷运动速度的大小和方向发生变化时，洛伦兹力的大小和方向也随之改变．(3)洛伦兹力不做功，只改变带电粒子的运动方向．考点1对洛伦兹力的理解项目对应力洛伦兹力f电场力F性质磁场对在其中的运动电荷的作用力电场对放入其中的电荷的作用力产生条件v≠0且v不与B平行电场中电荷一定受到电场力作用大小f＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向与场方向的关系一定是f⊥B、f⊥v，与电荷电性无关正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力为零时场的情况f为零，B不一定为零F为零，E一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向，不改变电荷运动的速度大小既可以改变电荷运动的速度方向，也可以改变电荷运动的速度大小易错警示：电场和磁场都能对带电粒子施加影响，在匀强电场中带电粒子只在电场力作用下，可能做变速直线运动，也可能做变速曲线运动，但不可能做匀速直线运动．而在匀强磁场中只考虑磁场力的情况下，可以做匀速直线运动，也可以做变速曲线运动，但不可能做变速直线运动．解析：当qvB＝mg时，圆环做匀速运动，此时图像为A，故A正确；当qvB＞mg时，FN＝qvB－mg，此时μFN＝ma，所以圆环做加速度逐渐减小的减速运动；当qvB＝mg时，小环开始做匀速运动，故D正确；当qvB＜mg时，FN＝mg－qvB，此时μFN＝ma，所以圆环做加速度逐渐增大的减速运动直至停止．所以其v－t图像的斜率应该逐渐增大，故B、C错误．答案：AD【答案】AC洛伦兹力的特点

1．洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即洛伦兹力永不做功．2．当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．3．用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向．1．分析方法带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法——三步法：(1)画轨迹：即确定圆心，用几何方法求半径并画出轨迹．(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系．(3)用规律：用牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式和半径公式进行求解．考点2带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题带电粒子在磁场中运动轨道圆的“三个确定”1．如何确定圆心(1)由两点和两线确定圆心，画出带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹．确定带电粒子运动轨迹上的两个特殊点(一般是射入和射出磁场时的两点)，过这两点作带电粒子运动方向的垂线(这两垂线即为粒子在这两点所受洛伦兹力的方向)，则两垂线的交点就是圆心，如图甲所示．(2)若只已知过其中一个点的粒子运动方向，则除过已知运动方向的该点作垂线外，还要将这两点相连作弦，再作弦的中垂线，两垂线交点就是圆心，如图乙所示．分析临界和极值问题，在审题时应注意“至少”“恰好”“最大”“最小”等关键字，寻找极值时要留意这两个突破口，即直径是圆的最大弦和同一圆中大弦对应大的圆心角．考点3带电粒子在磁场中运动的临界和极值问题带电粒子在匀强磁场中的临界和极值问题由于带电粒子往往是在有界磁场中运动，粒子在磁场中只运动一段圆弧就飞出磁场边界，其轨迹不是完整的圆，因此此类问题往往要根据带电粒子运动的轨迹作相关图去寻找几何关系，分析临界条件，然后应用数学知识和相应物理规律分析求解．1．两种思路

(1)以定理、定律为依据，首先求出所研究问题的一般规律和一般解的形式，然后再分析、讨论临界条件下的特殊规律和特殊解；(2)直接分析、讨论临界状态，找出临界条件，从而通过临界条件求出临界值．2．两种方法(1)物理方法：①利用临界条件求极值；②利用问题的边界条件求极值；③利用矢量图求极值．(2)数学方法：①利用三角函数求极值；②利用二次方程的判别式求极值；③利用不等式的性质求极值；④利用图像法等．3．从关键词中找突破口：许多临界问题，题干中常用“恰好”“最大”“至少”“