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高考物理第一轮复习 第八章 第2节 磁场对运动电荷的作用课件

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高三物理一轮复习 第八章磁场第2讲磁场对运动电荷的作用课件

高三物理一轮复习 第八章磁场第2讲磁场对运动电荷的作用课件


如下图所示，粒子在洛伦兹力作用 下做匀速圆周运动，不论沿顺时 针方向还是逆时针方向，从A点运
运 动到B点，粒子速度偏向角(φ)等
动 于圆心角(α)，还等于AB弦与切线
时 的夹角θ(弦切角)的2倍，即：φ＝
间 α＝2θ＝ωt 的
利用圆心角(α)与弦切角θ的关系，
运动时 间的 确定
• (2)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：
方向由电荷 正负、电 场方向决 定
方向
手定则
洛伦兹力方向一定垂 直于磁场方向以及 电荷运动方向(电 荷运动方向与磁场 方向不一定垂直)
正电荷受力 方向与电 场方向一 致，负电 荷受力方 向与电场
•
(1)电荷在电场中一定受电场力，
而在磁场中不一定受洛伦兹力．
• (2)洛伦兹力方向与速度方向一定垂直， 而电场力的方向与速度方向无必然联系．
• 3．如图所示，在半径为R的圆形区域内 有匀强磁场．在边长为2R的正方形区域 里也有匀强磁场，两个磁场的磁感应强度 大小相同．两个相同的带电粒子以相同的 速率分别从M、N两点射入匀强磁场．在 M点射入的带电粒子，其速度方向指向圆 心；在N点射入的带电粒子，速度方向与 边界垂直，且N点为正方形边长的中点， 则下列说法正确的是
• C．两种力的方向均可用左手定则判断
• 【解析】 安培力是洛伦兹力的宏观表现， 本质上都是磁场对运动电荷的作用，A选 项正确；因自由电荷的运动方向决定了电 流方向，所以安培力的方向与自由电荷定 向移动的方向有关，B选项错；两种力的 方向都可用左手定则判断，C选项正确； 洛伦兹力总是与带电粒子运动方向垂直不 做功，但安培力可以对通电导体做功，D 选项错．
()
• A．带电粒子在磁场中飞行的时间可能相 同
高考物理一轮总复习 必修部分 第8章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用课件

高考物理一轮总复习 必修部分 第8章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用课件


板块二 考点细研·悟 法培优
考点 洛伦兹力的特点及应用 对比分析
1.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。 (3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。 (4)左手判断洛伦兹力方向，但一定要分清正、负电荷。 (5)洛伦兹力一定不做功。
A.0 C.4mg
B．2mg D．6mg
解析 小球从左边摆到最低点时速度设为 v，该过程只有重力做功，根据动能定理得：mgL(1－cos60°) ＝12mv2。在最低点对小球进行受力分析，因丝线张力为零，则洛伦兹力方向应竖直向上，如图 1，由牛顿 第二定律得：
必考部分
第8章 磁场
第2讲 磁场对运动电荷的作用
板块一 主干梳理·对 点激活
知识点 1 洛伦兹力、洛伦兹力的方向 Ⅰ 洛伦兹力公式 Ⅱ 1.定义： 运动 电荷在磁场中所受的力。 2.方向 (1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向。 (2)方向特点：F⊥B，F⊥v。即 F 垂直于 B 和 v 所决定的平面。(注意 B 和 v 可以有任意夹角)。 由于 F 始终 垂直于v 的方向，故洛伦兹力永不做功。
2.若 v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度 v 做 匀速圆周 运动。
3.基本公式
(1)向心力公式：qvB＝mvr2。
(2)轨道半径公式：r＝mBqv。
qB
(3)周期公式：T＝2vπr＝2qπBm；f＝T1＝ 2πm
qB ；ω＝2Tπ＝2πf＝ m 。
(4)T、f T、f 和
和 ω 的特点： ω 的大小与轨道半径
3.洛伦兹力的大小：F＝qvBsinθ 其中 θ 为电荷运动方向与磁场方向之间的夹角。 (1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时，F＝qvB。 (2)当电荷运动方向与磁场方向平行时，F＝0。 (3)当电荷在磁场中静止时，F＝0。
高考物理一轮总复习 第八章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用课件(选修3-1)

高考物理一轮总复习 第八章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用课件(选修3-1)


与速度的大小无关( )
[答案] √
6．根据周期公式 T＝2vπr得出 T 与 v 成反比(
)
[答案] ×
考点
互动探究
[核心提示] 1 个定则：左手定则(判断洛伦兹力方向) 1 个区别：洛 伦兹力和电场力的区别 2 个表达式：Bqv＝mRv2、T＝2Bπqm 1 个思路：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析思路 2 类问题：带电粒子在磁场中运动的多解问题及临界极值问题
考点一 对洛伦兹力的理解 1．对洛伦兹力的理解 (1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向，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．
2．如右图所示，在竖直绝缘的平台上，一个带正电的小 球以水平速度 v0 抛出，落在地面上的 A 点，若加一垂直纸面 向里的匀强磁场，则小球的落点( )
A．仍在 A 点 C．在 A 点右侧
B．在 A 点左侧 D．无法确定
[解析] 加上磁场后，洛伦兹力虽不做功，但可以改变 小球的运动状态(改变速度的方向)，小球做曲线运动，在运动 中任一位置受力如图所示，
2．洛伦兹力和安培力的比较 (1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培 力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观 表现． (2)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的 力，都是磁场力． (3)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功．
3．洛伦兹力与电场力的比较
(多选)(2015·安庆模拟)如图所示，空间的某一区 域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以 某一初速度由 A 点进入这个区域沿直线运动，从 C 点离开区 域；如果将磁场撤去，其他条件不变，则粒子从 B 点离开场 区；如果将电场撤去，其他条件不变，则这个粒子从 D 点离 开场区．已知 BC＝CD，设粒子在上述三种情况下，从 A 到 B、从 A 到 C 和从 A 到 D 所用的时间分别是 t1、t2 和 t3，离 开三点时的动能分别是 Ek1、Ek2、Ek3，粒子重力忽略不计， 以下关系正确的是( )
2021届高考物理一轮复习-专题八 第2讲 磁场对运动电荷的作用 (共46张PPT)

2021届高考物理一轮复习-专题八 第2讲 磁场对运动电荷的作用 (共46张PPT)

A.无论小球带何种电荷，小球仍会落在 a 点 B.无论小球带何种电荷，小球下落时间都会延长 C.若小球带负电荷，小球会落在更远的 b 点 D.若小球带正电荷，小球会落在更远的 b 点 答案：D
考点 2 带电粒子在匀强磁场中的运动问题 ⊙重点归纳 1.圆心的确定 (1)基本思路：与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一 定过圆心. (2)两种情形 ①已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分 别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是 圆弧轨道的圆心(如图 8-2-5 甲所示，图中 P 为入射点，M 为出 射点).
图 8-2-4 A.q1 和 q2 之比为 2∶1 B.q1 和 q2 之比为 4∶1 C.若考虑微弱的库仑力，则可能是 a 先滑动 D.若顺时针缓慢加速转，则 a、b 两个物块中一定是 b 先滑 动
答案：BD
2.(2018 年郑州模拟)在赤道处，将一小球向东水平抛出， 落地点为 a；给小球带上电荷后，仍从同一位置以原来的速度 向东水平抛出，考虑地磁场的影响，不计空气阻力.下列说法正 确的是( )
A.5πm 6qB
答案：B
B.7πm 6qB
图 8-2-3 C.11πm 6qB
D.13πm 6qB
考点 1 对洛伦兹力的理解 ⊙重点归纳 1.分析洛伦兹力要注意以下几点 (1)判断洛伦兹力的方向要注意区分正、负电荷. (2)洛伦兹力的方向随电荷运动方向而变化. (3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用. (4)洛伦兹力一定不做功.
为 R<d，所以粒子在 MN 上的落点为 A 到 A 上方 2R＝43d，所以 粒子能从 PQ 边界射出的区域长度与能从 MN 边界射出的区域 长度之比为2LR＝ 23，故 C 正确.
答案：C
高考物理(课标版)一轮课件：8-2磁场对运动电荷的作用

高考物理(课标版)一轮课件：8-2磁场对运动电荷的作用


磁感应强度 和D形盒 半径 决定，与加速电压 无关 ．
基础自测
1．下列说法正确的是( )
A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹 力的作用 B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强 度一定为零 C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电 粒子的速度 D．洛伦兹力对带电粒子不做功
选 修 3-1
第八章
磁场
第Hale Waihona Puke 讲磁场对运动电荷的作用基 础
知 识 导 学
基础夯实
知识点1 洛伦兹力、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的公式
诊断激学1请诊断下列表述是否正确(正确的划“√”，错 误的划“×”) (1)带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用( )
(2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方 向不垂直( )
(3)由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也可 能做功( )
答案：(1)×
(2)×
(3)×
知识梳理 1．洛伦兹力：磁场对 运动电荷 2．洛伦兹力的方向 (1)判断方法：左手定则 磁感线垂直穿过掌心 四指指向正电荷运动的方向 拇指指向正电荷所受洛伦兹力的方向 的作用力．
(2)方向特点：F⊥B，F⊥v.即F垂直于 B和v 面．(注意：B和v不一定垂直)． 3．洛伦兹力的大小 F＝ qvBsinθ ，θ为v与B的夹角，如图所示．
(2)将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个初 速度为零的匀加速直线运动( )
(3)带电粒子每加速一次，回旋半径就增大一次，所以各半 径之比为1∶ 2∶ 3„( )
答案：(1)√
(2)√
(3)√
知识梳理
1．质谱仪 (1)构造：如图所示，由粒子源、 加速电场、偏转磁场 和照 相底片等构成．
高考物理一轮复习3：8-2 磁场对运动电荷的作用精品课件

高考物理一轮复习3：8-2 磁场对运动电荷的作用精品课件


考点探究讲练
一、对洛伦兹力的理解
1．洛伦兹力方向的特点 (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(3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力方向
时，要注意判断结果与正电荷恰好相反．
2．洛伦兹力和安培力的关系
[基础自测]
2．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的 是( ) A．速率越大，周期越大 B．速率越小，周期越大 C．速度方向与磁场方向平行 D．速度方向与磁场方向垂直
【解析】电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，周期 T＝2qπBm， 与速率无关，A，B 两项均错．运动方向与磁场方向垂直，C 项错，D 项对．
【解析】质子被加速后的最大速度就是达到最大转动半径时 对应的速度，由 qvB＝mRv2得：v＝qBmR，可知最大速度与 B、 R、mq 有关，与加速电压无关，但速度 v 不能被加速到任意速 度，一旦速度很大时，质子的质量就会发生变化，导致回旋 周期发生变化，从而不能保证与加速电场变化周期同步，因 此选项 A 正确；选项 B、C 错误；而质子在磁场中的转动周 期 T＝2qπBm，与速度无关，选项 D 错误． 【答案】A
3．洛伦兹力的大小 F＝ qvBsinθ ，θ为v与B的夹角，如图所示．
(1)v∥B时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F＝ 0 . (2)v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力F＝ qvB . (3)v＝0时，洛伦兹力F＝ 0 .
[基础自测]
1．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作 用．下列表述正确的是( ) A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向
(3)应用：分析粒子的比荷mq 或质量，确定 同位素 的存在．
高考物理一轮复习第八章第2单元磁场对运动电荷的作用课件

高考物理一轮复习第八章第2单元磁场对运动电荷的作用课件


解析：由题图可知，带电粒子在铝板上方的轨迹半径为下方轨 mv2 qBR 迹半径的 2 倍；由洛伦兹力提供向心力：qvB＝ R 得 v＝ m ，其 1 2 q2B2R2 动能 Ek＝ mv ＝ ，故磁感应强度 B＝ 2 2m 2 ＝ ，选项 D 正确． 2 2mEk B1 ， ＝ q2R2 B2 Ek1 R2 · Ek2 R1
考点一 对洛伦兹力的理解
1．洛伦兹力方向的特点 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电荷运动方向和磁场方向确定的平面，但粒 子速度方向与磁场方向不一定垂直．
2．洛伦兹力的作用效果
(1)洛伦兹力对带电粒子运动状态的影响 因洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，所以洛伦兹力只
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
解析：若加一磁场，要使荧光屏上的亮线向下偏转，即使电子 所受的洛伦兹力方向向下，电子运动方向沿 x 轴正方向，由左手定 则可知，磁场方向应沿 y轴正方向，所以选项 A错， B对；若加一电 场，电子应受到向下的静电力作用，故电场方向沿z轴正方向，选项 C、D均错．
二、带电粒子在匀强磁场中运动 1．若 v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做 __________． 2．若 v⊥B，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 v 做________________． (1)向心力由洛伦兹力提供：qvB＝________； (2)轨道半径公式：R＝________； 2πR (3)周期： T＝ v ＝________(周期 T 与速度 v、 轨道半径 R 无关)．
[试题调研]
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A
点的右侧。
答案：C
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3
2．解析：设磁感应强度为 B，圆形轨道半径为 r，三个小球质量 均为 m，它们恰好通过最高点时的速度分别为 v 甲、v 乙和 v 丙， 则 mg＋Bvq 甲＝mvr 甲2，mg－Bvq 乙＝mvr乙2，mg＝mvr 丙2，显然， v 甲>v 丙>v 乙，选项 A、B 错误；三个小球在运动过程中，只有 重力做功，即它们的机械能守恒，选项 D 正确；甲球在最高 点处的动能最大，因为势能相等，所以甲球的机械能最大， 甲球的释放位置最高，选项 C 正确。 答案：CD
解析：当电场、磁场同时存在时，粒子做匀速直线运动，此时 qE
＝qvB；当只有电场时，粒子从 B 点射出，做类平抛运动，由运
动的合成与分解可知，水平方向为匀速直线运动，所以 t1＝t2；当 只有磁场时，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，速度大小
不变，但路程变长，则 t2＜t3，因此 A 选项正确。粒子从 B 点射
＝
2mEk qr1
；
同
理
，
B2
＝
mv2 qr2
＝
1 2qmr2·2Ek，则BB12＝ 22，D 正确，A、B、C 错误。 答案：D
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8
3．解析：根据洛伦兹力提供向心力，利用左手定则解题。根据
左手定则，电子、正电子进入磁场后所受洛伦兹力的方向相
反，故两者的偏转方向不同，选项 A 正确；根据 qvB＝mrv2，
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要点四 典例 1： 解析：因粒子由 O 点以速度 v0 入射时，最远落在 A 点，又粒子在 O 点垂直射入磁场时，在边界上的落点最远，即x2OA＝mBvq0，所以 粒子若落在 A 的右侧，速度应大于 v0，B 正确；当粒子落在 A 的 左侧时，由于不一定是垂直入射，所以速度可能等于、大于或小 于 v0，A 错误；当粒子射到 A 点左侧相距 d 的点时，最小速度为 xmin，则xOA2－d＝mBvqmin，又因x2OA＝mBvq0，所以 vmin＝v0－B2qmd，所
出时，电场力做正功，动能变大，故 C 选项正确。答案：AC
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2
[针对训练] 1．解析：洛伦兹力虽不做功，但可以改变小球的运
动状态(改变速度的方向)，小球做曲线运动，在 运动中任一位置受力如图所示，小球受到了斜向
上的洛伦兹力的作用，小球在竖直方向的加速度 ay＝
mg－qvBcos m
θ<g，故小球平抛的时间将增加，落点应在
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4
要点二 典例：解析：(1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得 evB＝mRv2解得 R＝meBv。 (2)设电子做匀速圆周运动的周期为 T， 则 T＝2πvR＝2eπBm 由如图所示的几何关系得圆心角 α＝θ， 所以 t＝2θπT＝meBθ。
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5
(3)由如图所示几何关系可知，tanθ2＝Rr ，
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若 q 为负电荷，轨迹如图所示的下方与 NN′相切的34圆弧，则
有：R′＝mBvq′
d＝R′＋R′2 ，
解得 v′＝(2－ 2)Bqd/m。
答案：(2＋
Bqd 2) m (q
为正电荷)或(2－
Bqd 2) m (q
为负电荷)
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典例 2：解析：考虑到磁场可能是垂直纸面向外，也可能是垂
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典例 4：审题指导：(1)提示：
(2)提示：L＝3rsin 30°＋3dcos 30°
(3)提示：前进距离 L′＝2dcos 30°＋2rsin 30°
解析：(1)设粒子在磁场中的轨道半径为 r
根据题意 L＝3rsin 30°＋3dcos 30°
且 h＝r(1－cos 30°)
解得 h＝23L－
答案：A
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2．解析：根据题图中的几何关系及带电粒子在匀强磁场中的 运动性质可知：带电粒子在铝板上方做匀速圆周运动的轨
道半径 r1 是其在铝板下方做匀速圆周运动的轨道半径 r2 的
2 倍。设粒子在 P 点的速度为 v1，根据牛顿第二定律可得
qv1B1
＝
mv21 r1
，
则
B1
＝
mv1 qr1
得 r＝mqBv，若电子与正电子在磁场中的运动速度不相等，则
轨迹半径不相同，选项 B 错误；对于质子、正电子，它们在
磁场中运动时不能确定 mv 的大小，故选项 C 正确；粒子的
mv 越大，轨道半径越大，而 mv＝ 2mEk，粒子的动能大，
其 mv 不一定大，选项 D 错误。
答案：AC
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要点三 典例 1：解析：题目中只给出粒子“电荷量为 q”，未说明是带 哪种电荷。若 q 为正电荷，轨迹是如图所示的上方与 NN′相切 的14圆弧，轨道半径： R＝mBqv 又 d＝R－R/ 2 解得 v＝(2＋ 2)Bqd/m。
第 2 节 磁场对运动电荷的作用
宏观·循图忆知 左手 qvB(v⊥B) 不做功 匀速直线 匀速圆周 微观·易错判断 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)×
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1
要点一
典例：审题指导：(1)提示：匀速直线运动。
(2)提示：类平抛运动 t1＝LvAC (3)提示：匀速圆周运动 弧长
3d1－
3 2
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(2)设改变入射速度后粒子在磁场中的轨道半径为 r′ mvr2＝qvB mvr′′2＝qv′B 由题意知 3rsin 30°＝4r′sin 30° 解得 Δv＝v－v′＝qmBL6－ 43d
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(3)设粒子经过上方磁场共 n 次 由题意知 L＝(2n＋2)dcos 30°＋(2n＋2)rnsin 30° 且 mvrn2n＝qvnB，解得 vn＝qmBn＋L 1－ 3d (1≤n＜ 33dL－1，n 取整数) 答案：见解析
所以 r＝meBvtanθ2。
答案：(1)meBv
mθ (2) eB
mv θ (3) eB tan2
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[针对训练]
1．解析：由题意可知，等离子体的动能 Ek＝cT(c 是比例系数)， 在磁场中做半径一定的圆周运动，由 qvB＝mvr2可知，B＝
mrห้องสมุดไป่ตู้v＝
2rmqEk＝
2mc rq
T，因此 A 项正确，B、C、D 项错误。
直纸面向里，并结合安培定则、左手定则，易知 A、B 正确。
答案：AB 典例 3：解析：带电粒子刚好打在极板右边缘，有
r21＝r1－2l 2＋l2，又因 r1＝mBvq1，解得 v1＝54Bmql；粒
子刚好打在极板左边缘，有 r2＝4l ＝mBvq2，解得 v2＝B4mql，故 A、
B 正确。 答案：AB