2020届高考物理一轮复习第9单元磁场第25讲磁场对运动电荷的作用课件.pptx

1、教材知识梳理考点互动探究教师备用习题,一、洛伦兹力 1.定义:磁场对的作用力. 2.大小:当vB时,F=;当vB时,F=. 3.方向:用定则来判断. (1)判定方法:应用左手定则,注意四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的. (2)方向特点:fB,fv,即f垂直于决定的平面. 4.通电导体所受的安培力是导体内所有运动电荷所受的的宏观表现.,运动电荷,qvB,0,左手,反方向,v、B,洛伦兹力,匀速直线,匀速圆周,考点一洛伦兹力的理解与计算,考向一洛伦兹力的特点,(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. (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. (

2、3)用左手定则判断洛伦兹力方向,应注意区分正、负电荷. (4)洛伦兹力一定不做功. (5)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用.,图25-1,答案 C,变式题 (多选)如图25-2所示,匀强磁场的方向竖直向下.磁场中有光滑的水平桌面,在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管.在垂直于试管的水平拉力F作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从试管口处飞出.关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法中正确的是() A.小球带负电 B.小球运动的轨迹是一条抛物线 C.洛伦兹力对小球做正功 D.要保持试管匀速运动,拉力F应逐渐增大,图25-2,答案 BD,解析 小球能从管口处飞出,说明小球受到指向管

3、口方向的洛伦兹力,根据左手定则可知小球带正电,故A错误;设试管运动速度为v1,小球在垂直于试管方向的分运动是匀速直线运动,小球沿试管方向受到洛伦兹力的分力F1=qv1B,而q、v1、B均不变,所以F1不变,那么小球沿试管做匀加速直线运动,与平抛运动类似,所以小球运动的轨迹是一条抛物线,故B正确;洛伦兹力总是与速度垂直,所以不做功,故C错误;设小球沿试管的分速度大小为v2,则小球受到垂直于试管向左的洛伦兹力的分力F2=qv2B,v2增大,则F2增大,而拉力F=F2,则F逐渐增大,故D正确.,考向二洛伦兹力与电场力的比较,例2 (多选)带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h

4、1;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3;若加上竖直向上的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h4,如图25-3所示.不计空气阻力,则() A.一定有h1=h3 B.一定有h1h4 C.h2与h4无法比较 D.h1与h2无法比较,图25-3,答案 AC,考点二带电粒子在有界匀强磁场中的运动,带电粒子在直线边界磁场中的运动(进、出磁场具有对称性,如图25-4所示).,考向一直线边界磁场,图25-4,例3 (多选)2018郑州质检 如图25-5所示,一单边有界匀强磁场的边界

5、上有一粒子源,以与水平方向成角的不同速率向磁场中射入两个相同的粒子1和2,粒子1经磁场偏转后从边界上A点射出磁场,粒子2经磁场偏转后从边 界上B点射出磁场,OA=AB,则() A.粒子1与粒子2的速率之比为12 B.粒子1与粒子2的速率之比为14 C.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为11 D.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为12,图25-5,答案 AC,带电粒子在平行边界磁场中的运动(存在临界条件,如图25-6所示).,考向二平行边界磁场,图25-6,例4 (多选)如图25-7所示,宽d=4 cm的有界匀强磁场,纵向范围足够大,磁场方向垂直于纸面向里.现有一群正粒子从O点以相同的速

6、率在纸面内沿不同方向进入磁场,若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r=10 cm,则() A.右边界-8 cm16 cm处有粒子射出 D.左边界0y16 cm处有粒子射出,图25-7,答案 AD,变式题 2018长沙模拟 如图25-8所示,有一个理想边界为PQ、MN的匀强磁场区域,宽度为d,磁场方向垂直于纸面向里.一电子从O点沿纸面以速度v0垂直于PQ进入磁场,若电子在磁场中运动的轨迹半径为2d,O在MN上,且OO与MN垂直,则下列判断正确的是(),图25-8,答案 D,带电粒子在圆形边界磁场中的运动(沿径向射入必沿径向射出,如图25-9所示).,考向三圆形边界磁场,图25-9,图25-1

7、0,答案 C,变式题 2018湖南长郡中学一模 如图25-11所示,在半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场,a、b、c、d是圆上对称的四个点.一带电粒子从P点射入磁场,O、P连线与Od的夹角为30,带电粒子的速度大小为v,方向与ab成直角时,恰好能反向飞出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t.若只将cbd 半圆内磁场方向变成垂直于纸面向里,粒子仍然从P点射入,设 粒子在磁场中的偏转半径为r,粒子在磁场中运动的时间为t, 则下列说法正确的是(),图25-11,答案 B, 要点总结,(1)圆心的确定方法 已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时, 可过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和

8、出 射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨道的圆 心(如图25-12甲所示,P为入射点,M为出射点). 已知入射方向、入射点和出射点的位置时,可以过 入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示,P为入射点,M为出射点).,图25-12,考点三带电粒子在磁场中运动的临界问题,解决带电粒子在磁场中的临界问题的关键 (1)以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口,运用动态思维,寻找临界点,确定临界状态,由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心,建立几何关系. (2)寻找临界点常用的结论: 刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场

9、中运动的轨迹与边界相切. 当速度v一定时,弧长(或弦长)越长,圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长. 当速度v变化时,圆心角越大,运动时间越长.,图25-13,答案 BCD,变式题 2016全国卷 平面OM和平面ON之间的夹角为30,其横截面(纸面)如图25-14所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场.不计重力. 粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为(),

10、图25-14,答案 D,1.2015海南卷 如图所示,a是竖直平面P上的一点,P前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点,P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下,在水平面内向右弯曲经过a点.在电子经过a点的瞬间,条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向 () A.向上B.向下 C.向左D.向右,答案 A,答案 B,答案 D,4.(多选)图为某磁谱仪部分构件的示意图.图中,永磁铁提供匀强磁场,硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹.宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子.当这些粒子从上部垂直进入磁场时,下列说法正确的是() A.电子与正电子的偏转方向一定不同 B.电子与正电子在磁场中运动

11、轨迹的半径一定相同 C.仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是 正电子 D.粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越小,答案 AC,答案 B,6.(多选)如图所示,两个匀强磁场方向相同,磁感应强度分别为B1、B2,虚线MN为理想边界.现有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中,其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线.以下说法正确的是(),答案 AD,7.某装置用磁场控制带电粒子的运动,工作原理如图所示.装置的长为L,上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小均为B、方向与纸面垂直且相反,两磁场的间距为d.装置右端有一收集板,M、N、P为板上的三点,M位于轴线OO上,N、P分别位于下方磁场的上、下边界上.在纸面内,