高三物理(魯科版)一輪復(fù)習(xí)配套課件：8-2磁場對運動電荷的作用

1、強基固本強基固本考點突破考點突破知識點一、洛倫茲力、洛倫茲力的方向和洛倫茲力的公式知識點一、洛倫茲力、洛倫茲力的方向和洛倫茲力的公式1洛倫茲力洛倫茲力：磁場對：磁場對_的作用力叫做洛倫茲力。的作用力叫做洛倫茲力。2洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向(1)判定方法：左手定則判定方法：左手定則掌心掌心磁感線磁感線_穿過掌心；穿過掌心；四指四指指向正電荷運動的方向或負(fù)電荷運動的指向正電荷運動的方向或負(fù)電荷運動的_；拇指拇指指向指向_的方向。的方向。第第2課時磁場對運動電荷的作用課時磁場對運動電荷的作用知知 識識 梳梳 理理運動電荷運動電荷垂直垂直反方向反方向洛倫茲力洛倫茲力強基固本強基固本考點突破考點突破

2、(2)方向特點：方向特點：fB，fv，即，即f垂直于垂直于B和和v決定的決定的_。3洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小(1) v B時，洛倫茲力時，洛倫茲力f_。(0或或180)(2) v B時，洛倫茲力時，洛倫茲力f_。(90)(3) v 0時，洛倫茲力時，洛倫茲力f_。知識點二、帶電粒子在勻強磁場中的運動知識點二、帶電粒子在勻強磁場中的運動1若若v B，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強磁場中做，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強磁場中做_運動。運動。平面平面0q v B0勻速直線勻速直線強基固本強基固本考點突破考點突破2若若v B，帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線，帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直

3、于磁感線的平面內(nèi)以入射速度的平面內(nèi)以入射速度v做做_運動。運動。3半徑和周期公式：半徑和周期公式：(v B)勻速圓周勻速圓周強基固本強基固本考點突破考點突破知識點三、質(zhì)譜儀和回旋加速器知識點三、質(zhì)譜儀和回旋加速器1質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀(1)構(gòu)造：如圖構(gòu)造：如圖1所示，由粒子源、所示，由粒子源、_、_和照相底片和照相底片等構(gòu)成。等構(gòu)成。圖圖1加速電場加速電場偏轉(zhuǎn)磁場偏轉(zhuǎn)磁場強基固本強基固本考點突破考點突破圖圖22回旋加速器回旋加速器(1)構(gòu)造：如圖構(gòu)造：如圖2所示，所示，D1、D2是半圓金屬是半圓金屬盒，盒，D形盒的縫隙處接形盒的縫隙處接_電源。電源。D形盒形盒處于勻強磁場中。處于勻強磁場中。(2)原理

4、：交流電的周期和粒子做圓周運原理：交流電的周期和粒子做圓周運動的周期動的周期_ ，粒子在圓周運動的過程，粒子在圓周運動的過程中一次一次地經(jīng)過中一次一次地經(jīng)過D形盒縫隙，兩盒間的電勢一次一次地形盒縫隙，兩盒間的電勢一次一次地反向，粒子就會被一次一次地加速。反向，粒子就會被一次一次地加速。交流交流相等相等強基固本強基固本考點突破考點突破磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度半徑半徑無關(guān)無關(guān)強基固本強基固本考點突破考點突破思維深化思維深化判斷正誤，正確的畫判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫，錯誤的畫“”。(1)帶電粒子在磁場中一定會受到磁場力的作用。帶電粒子在磁場中一定會受到磁場力的作用。 ()(2)洛倫茲力的方向垂直

5、于洛倫茲力的方向垂直于B和和v決定的平面，洛倫茲力對帶決定的平面，洛倫茲力對帶電粒子永遠(yuǎn)不做功。電粒子永遠(yuǎn)不做功。 ()答案答案(1)(2)(3)(4)強基固本強基固本考點突破考點突破題組一洛倫茲力的特點與應(yīng)用題組一洛倫茲力的特點與應(yīng)用1下列各圖中，運動電荷的速度方向、磁感應(yīng)強度方向和電荷下列各圖中，運動電荷的速度方向、磁感應(yīng)強度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是的受力方向之間的關(guān)系正確的是 ()解析解析根據(jù)左手定則，根據(jù)左手定則，A中中f方向應(yīng)向上，方向應(yīng)向上，B中中f方向應(yīng)向下，方向應(yīng)向下，故故A錯、錯、B對；對；C、D中都是中都是v B，f0，故，故C、D都錯。都錯。答案答案B題題

6、組組 自自 測測強基固本強基固本考點突破考點突破2. 如圖如圖3所示，一個帶負(fù)電的物體從粗糙所示，一個帶負(fù)電的物體從粗糙斜面頂端滑到底端，速度為斜面頂端滑到底端，速度為v 。若加上。若加上一個垂直紙面向外的磁場，則滑到底一個垂直紙面向外的磁場，則滑到底端時端時()A v變大變大 B v變小變小C v不變不變 D不能確定不能確定v的變化的變化解析解析由于帶負(fù)電的物體沿斜面下滑時受到垂直斜面向由于帶負(fù)電的物體沿斜面下滑時受到垂直斜面向下的洛倫茲力作用，故物體對斜面的正壓力增大，斜面下的洛倫茲力作用，故物體對斜面的正壓力增大，斜面對物體的滑動摩擦力增大，由于物體克服摩擦力做功增對物體的滑動摩擦力增大

7、，由于物體克服摩擦力做功增大，所以物體滑到底端時大，所以物體滑到底端時 v變小，變小，B正確。正確。答案答案B圖圖3強基固本強基固本考點突破考點突破題組二帶電粒子在勻強磁場中的運動題組二帶電粒子在勻強磁場中的運動3試畫出圖試畫出圖4中幾種情況下帶電粒子的運動軌跡。中幾種情況下帶電粒子的運動軌跡。圖圖4強基固本強基固本考點突破考點突破答案答案強基固本強基固本考點突破考點突破4. (多選多選)如圖如圖5所示，一重力不計的帶電粒所示，一重力不計的帶電粒子以一定的速率從子以一定的速率從a點對準(zhǔn)圓心射入一圓點對準(zhǔn)圓心射入一圓形勻強磁場，恰好從形勻強磁場，恰好從b點射出。增大粒子點射出。增大粒子射入磁場的

8、速率，下列判斷正確的是射入磁場的速率，下列判斷正確的是 ()A該粒子帶正電該粒子帶正電 B該粒子帶負(fù)電該粒子帶負(fù)電C粒子從粒子從ab間射出間射出 D粒子從粒子從bc間射出間射出圖圖5強基固本強基固本考點突破考點突破答案答案BD強基固本強基固本考點突破考點突破5. 質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和和N，以不同的速率經(jīng)小孔，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)垂直進(jìn)入勻強磁場，運行的半圓軌跡如圖入勻強磁場，運行的半圓軌跡如圖6中虛線所示。下列表述正確的是中虛線所示。下列表述正確的是()AM帶負(fù)電，帶負(fù)電，N帶正電帶正電BM的速率小于的速率小于N的速率的速率C洛倫茲力對洛倫茲力對M

9、、N做正功做正功DM的運行時間大于的運行時間大于N的運行時間的運行時間圖圖6強基固本強基固本考點突破考點突破答案答案A強基固本強基固本考點突破考點突破考點一洛倫茲力的特點與應(yīng)用考點一洛倫茲力的特點與應(yīng)用1洛倫茲力的特點洛倫茲力的特點(1)洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場方向確定的平面。方向確定的平面。(2)當(dāng)電荷運動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之當(dāng)電荷運動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化。變化。(3)運動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用。運動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用。強基固本強基固本考點突破考點突破(4)左手判斷

10、洛倫茲力方向，但一定分正、負(fù)電荷。左手判斷洛倫茲力方向，但一定分正、負(fù)電荷。(5)洛倫茲力一定不做功。洛倫茲力一定不做功。2洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場力。力，都是磁場力。(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功。安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功。強基固本強基固本考點突破考點突破【例例1】(多選多選)一個帶正電的小球沿光一個帶正電的小球沿光滑絕緣的桌面向右運動，速度方向垂滑絕緣的桌面向右運動，速度方向垂直于一個水平向里的勻強磁場，如圖直于一個水

11、平向里的勻強磁場，如圖7所示，小球飛離桌面后落到地板上，所示，小球飛離桌面后落到地板上，設(shè)飛行時間為設(shè)飛行時間為t1，水平射程為，水平射程為x1，著，著地速度為地速度為v 1。撤去磁場，其余的條件不變，小球飛行時間。撤去磁場，其余的條件不變，小球飛行時間為為t2，水平射程為，水平射程為x2，著地速度為，著地速度為v 2，則下列論述正確的，則下列論述正確的是是()Ax1x2 Bt1t2C v 1和和v 2大小相等大小相等 D v 1和和v 2方向相同方向相同圖圖7強基固本強基固本考點突破考點突破答案答案ABC強基固本強基固本考點突破考點突破洛倫茲力對運動電荷洛倫茲力對運動電荷(或帶電體或帶電體)

12、不做功，不改變速度的大不做功，不改變速度的大小，但它可改變運動電荷小，但它可改變運動電荷(或帶電體或帶電體)速度的方向，影響帶電速度的方向，影響帶電體所受其他力的大小和帶電體的運動時間等。體所受其他力的大小和帶電體的運動時間等。強基固本強基固本考點突破考點突破【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】1. (2014北京海淀區(qū)期末北京海淀區(qū)期末)如圖如圖8所示，所示，在赤道處，將一小球向東水平拋出，在赤道處，將一小球向東水平拋出，落地點為落地點為a；給小球帶上電荷后，仍；給小球帶上電荷后，仍以原來的速度拋出，考慮地磁場的以原來的速度拋出，考慮地磁場的影響，下列說法正確的是影響，下列說法正確的是()A無論小球帶何種電

13、荷，小球仍會落在無論小球帶何種電荷，小球仍會落在a點點B無論小球帶何種電荷，小球下落時間都會延長無論小球帶何種電荷，小球下落時間都會延長C若小球帶負(fù)電荷，小球會落在更遠(yuǎn)的若小球帶負(fù)電荷，小球會落在更遠(yuǎn)的b點點D若小球帶正電荷，小球會落在更遠(yuǎn)的若小球帶正電荷，小球會落在更遠(yuǎn)的b點點圖圖8強基固本強基固本考點突破考點突破解析解析地磁場在赤道上空水平由南向北，從南向北觀地磁場在赤道上空水平由南向北，從南向北觀察，如果小球帶正電荷，則洛倫茲力斜向右上方，該洛察，如果小球帶正電荷，則洛倫茲力斜向右上方，該洛倫茲力在豎直向上和水平向右方向均有分力，因此，小倫茲力在豎直向上和水平向右方向均有分力，因此，小球

14、落地時間會變長，水平位移會變大；同理，若小球帶球落地時間會變長，水平位移會變大；同理，若小球帶負(fù)電，則小球落地時間會變短，水平位移會變小，故負(fù)電，則小球落地時間會變短，水平位移會變小，故D正確。正確。答案答案D強基固本強基固本考點突破考點突破考點二帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動考點二帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動1圓心的確定方法圓心的確定方法方法一方法一若已知粒子軌跡上的兩點的速度方向，則可根若已知粒子軌跡上的兩點的速度方向，則可根據(jù)洛倫茲力據(jù)洛倫茲力f v ，分別確定兩點處洛倫茲力，分別確定兩點處洛倫茲力f的方向，的方向，其交點即為圓心，如圖其交點即為圓心，如圖(a)；方法二方法二若

15、已知粒子運動軌跡上的兩點和其中某一點的若已知粒子運動軌跡上的兩點和其中某一點的速度方向，則可作出此兩點的連線速度方向，則可作出此兩點的連線(即過這兩點的圓弧的即過這兩點的圓弧的弦弦)的中垂線，中垂線與垂線的交點即為圓心，如圖的中垂線，中垂線與垂線的交點即為圓心，如圖(b)。強基固本強基固本考點突破考點突破2半徑的計算方法半徑的計算方法強基固本強基固本考點突破考點突破3時間的計算方法時間的計算方法強基固本強基固本考點突破考點突破【例例2】如圖如圖9所示，紙面內(nèi)有所示，紙面內(nèi)有E、F、G三點，三點，GEF30，EFG135，空間有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為空間有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方

16、向垂直于紙面向外。先使帶有電，方向垂直于紙面向外。先使帶有電荷量為荷量為q(q0)的點電荷的點電荷a在紙面內(nèi)垂直于在紙面內(nèi)垂直于EF從從F點射出，點射出，其軌跡經(jīng)過其軌跡經(jīng)過G點；再使帶有同樣電荷量的點電荷點；再使帶有同樣電荷量的點電荷b在紙面內(nèi)在紙面內(nèi)與與EF成一定角度從成一定角度從E點射出，其軌跡也經(jīng)過點射出，其軌跡也經(jīng)過G點，兩點電點，兩點電荷從射出到經(jīng)過荷從射出到經(jīng)過G點所用的時間相同，且經(jīng)過點所用的時間相同，且經(jīng)過G點時的速度點時的速度方向也相同。已知點電荷方向也相同。已知點電荷a的質(zhì)量為的質(zhì)量為m，軌道半徑為，軌道半徑為R，不，不計重力，求：計重力，求：(1)點電荷點電荷a從射出到

17、經(jīng)過從射出到經(jīng)過G點所用的時間；點所用的時間；(2)點電荷點電荷b的速度的大小。的速度的大小。圖圖9強基固本強基固本考點突破考點突破(1)讀題、審題的關(guān)鍵讀題、審題的關(guān)鍵(2)思維轉(zhuǎn)化過程思維轉(zhuǎn)化過程強基固本強基固本考點突破考點突破如圖，如圖，O和和O1分別是分別是a和和b的圓軌道的圓心。的圓軌道的圓心。設(shè)設(shè)a在磁場中偏轉(zhuǎn)的角度為在磁場中偏轉(zhuǎn)的角度為，b在磁場中在磁場中偏轉(zhuǎn)的角度為偏轉(zhuǎn)的角度為1，由幾何關(guān)系得，由幾何關(guān)系得90，160 強基固本強基固本考點突破考點突破強基固本強基固本考點突破考點突破強基固本強基固本考點突破考點突破1帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的分析方法帶電粒子在磁場中做勻速

18、圓周運動的分析方法強基固本強基固本考點突破考點突破2帶電粒子在有界勻強磁場中運動時的常見情形帶電粒子在有界勻強磁場中運動時的常見情形直線邊界直線邊界(粒粒子進(jìn)出磁場具子進(jìn)出磁場具有對稱性有對稱性)平行邊界平行邊界(粒粒子運動存在臨子運動存在臨界條件界條件)圓形邊界圓形邊界(粒粒子沿徑向射子沿徑向射入入，再沿徑向再沿徑向射出射出)強基固本強基固本考點突破考點突破【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】2. 阿爾法磁譜儀是我國科學(xué)家研制的阿爾法磁譜儀是我國科學(xué)家研制的物質(zhì)探測器，用于探測宇宙中的暗物質(zhì)探測器，用于探測宇宙中的暗物質(zhì)和反物質(zhì)物質(zhì)和反物質(zhì)(即反粒子即反粒子如質(zhì)子如質(zhì)子H和反質(zhì)子和反質(zhì)子 11H)。該磁譜儀

19、核心。該磁譜儀核心部分的截面是半徑為部分的截面是半徑為r的圓柱形區(qū)的圓柱形區(qū)域，其中充滿沿圓柱軸向的勻強域，其中充滿沿圓柱軸向的勻強磁場。磁場。P為入射窗口，為入射窗口，a、b、c、d、e五處裝有粒子接收五處裝有粒子接收器，器，P與與a、b、c、d、e為圓周上的為圓周上的6個等分點，各粒子從個等分點，各粒子從P點射入的速度相同，均沿直徑方向，如圖點射入的速度相同，均沿直徑方向，如圖10所示。如果所示。如果反質(zhì)子反質(zhì)子 11H射入后被射入后被a處接收器接收，則處接收器接收，則 ()圖圖10強基固本強基固本考點突破考點突破解析解析反質(zhì)子反質(zhì)子 11H帶負(fù)電，射入后被帶負(fù)電，射入后被a處接收器接收，

20、由左手定則可判斷，磁處接收器接收，由左手定則可判斷，磁場方向垂直紙面向外，場方向垂直紙面向外，A錯；錯；強基固本強基固本考點突破考點突破答案答案D強基固本強基固本考點突破考點突破考點三帶電粒子在磁場中的應(yīng)用實例考點三帶電粒子在磁場中的應(yīng)用實例回旋加速器的主要特征：回旋加速器的主要特征：(1)帶電粒子在兩帶電粒子在兩D形盒中回旋周期等于兩盒狹縫之間高形盒中回旋周期等于兩盒狹縫之間高頻電場的變化周期，與帶電粒子的速度無關(guān)。頻電場的變化周期，與帶電粒子的速度無關(guān)。(2)將帶電粒子在兩盒狹縫之間的運動首尾連起來是一個將帶電粒子在兩盒狹縫之間的運動首尾連起來是一個初速度為零的勻加速直線運動。初速度為零的勻加速直線運動。強基固本強基固本考點突破考點突破【例例3】 (多選多選)回旋加速器在科學(xué)研回旋加速器在科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用，其原理如圖究中得到了廣泛應(yīng)用，其原理如圖11所示。所示。D1和和D2是兩個中空的半圓是兩個中空的半圓形金屬盒，置于與盒面垂直的勻強形金屬盒，置于與盒面垂直的勻強磁場中，它們接在電壓為磁場中，它們接在電壓為U、周期、周期為為T的交流電源上。位于的交流電源上。位于D1圓心處圓心處的質(zhì)子源的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略初速度可以忽略)，它們在兩，它們在兩盒之間被電場加速。當(dāng)質(zhì)子被加速到最大動能盒之間被電場加速。