2016届高考物理一轮复习同步课件：8-2+磁场对运动电荷的作用 (1)

高三物理一轮复习

第八章 磁

场

第2节 磁场对运动电荷的作用

考点一 洛伦兹力的特点及应用

考 点

考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动 考点三 带电粒子在磁场中运动的实际应用

基础自测

1.(洛伦兹力的理解)(多选)以下说法正 确的是( ) AC A.电荷处于电场中一定受到静电力 B.运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹 力 C.洛伦兹力对运动电荷一定不做功 D.洛伦兹力可以改变运动电荷的速度 方向和速度大小

电荷处在静电场中一定 受到静电力作用，A正 确；当运动电荷速度方 向与磁场平行时不受洛 伦兹力，B错误；洛伦 兹力与电荷运动速度时 刻垂直不做功，只改变 速度的方向，不改变速 度的大小，C正确、D 错误.

答案

解析

基础自测

v⊥B,所以F=qvB,方向与 2.(洛伦兹力的大小计算与方向判定甲：因 )如 v 垂直斜向上 图所示，匀强磁场的磁感应强度均为 B , 带电粒子的速率均为v,带电荷量均为 q . 与 B 的夹角为 30°,F= 乙： v 试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大 1 qvBsin 30°= qvB, 方向垂直纸面 2 小，并指出洛伦兹力的方向. 向里 丙：由于v与B平行，所以电荷不受 洛伦兹力，F=0 丁：v与B垂直，F=qvB,方向与v 垂直斜向上答案 图片显/隐

基础自测

由题图可知，带电粒子在铝板上方 3.(洛伦兹力的应用)(2014· 高考新课标 Ⅰ卷)如图， MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于 的轨迹半径为下方轨迹半径的 2 图平面的匀强磁场(未画出).一带电粒子从紧贴 倍；由洛伦兹力提供向心力： qvB 铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从 2 Q点穿 m v qBR 1 越铝板后到达PQ的中点O,已知粒子穿越铝板 = R 得 v= m ; 其动能 Ek= mv2 2 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 q2B2R2 = ,故 比为 ) 磁感应强度 B= 2m(A.2 C.1答案 解析 图片显/隐

B. 2 2 D. 2

2mEk B1 D , = q2R2 B2 项 D 正确.

Ek1 R2 2 · = ,选 Ek2 R1 2

基础自测

4.(回旋加速器原理的理解)(2015· 韶关模拟) 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体 部分是两个D形金属盒.两金属盒处在垂直 于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频交流 电源两极相连接，下列说法正确的是( )C A.离子从磁场中获得能量 B.带电粒子的运动周期是变化的 C.离子由加速器的中心附近进入加速器 D.增大金属盒的半径，粒子射出时的动能 不变答案 解析 图片显/隐

离子在回旋加速器中 从电场中获得能量， 带电粒子的运动周期 是不变化的，选项A、 B错误；离子由加速 器的中心附近进入加 速器，增大金属盒的 半径，粒子射出时的 动能增大，

选项C正 确、D错误.

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一、洛伦兹力 1.定义 ：_____电荷在磁场中所受的力. 运动 2.大小 (1)v∥B时，F= __. 0 (2)v⊥B时，F= _____. q vB (3)v与B夹角为θ时，F= __________. qvBsin θ 3.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.

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(2)方向特点：F⊥B,F⊥v.即F垂直于 _____ 决定的平面.(注意B B、 v 和v可以有任意夹角). 由于F始终 _______v的方向，故洛伦兹力永不做功. 垂直于 二、带电粒子在磁场中的运动 1.若v∥B,带电粒子以入射速度v做_________运动. 匀速直线 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 _________运动. 匀速圆周

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3.基本公式

v2 m (1)向心力公式：qvB = r____. mv (2)轨道半径公式：r= Bq____ .

2π r 2π m (3)周期公式：T= v = qB Bq 1 f=T=______ 2π mBq 2π ω = T =2π f=____ m .

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三、洛伦兹力的应用实例 1.回旋加速器 (1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形 金属盒，D形盒的缝隙处接_____电源. 交流 D形盒处于匀强磁场中.

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(2)原理：交变电流的周期和粒子做圆周运动的周期 _____ 相等 ，粒子在 圆周运动的过程中一次一次地经过 D 形盒缝隙，两盒间的电势差 mv2 一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速.由 qvB= R ,得 q2B2R2 磁感应强度 和 D 形 Ekm=________ ,可见粒子获得的最大动能由___________ 2m

无关 . 盒半径 R 决定，与加速电压_____

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2.质谱仪 (1)构造：如图所示，由粒子源、 __________ 、_________和照相底 加速电场 偏转磁场 片等组成.

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(2) 原 理 ： 粒 子 由 静 止 在 加 速 电 场 中 被 加 速 ， 根 据 动 能 定 理 2qU 1 2 qU= mv 可知进入磁场的速度 v=_______ m . _________ 粒子在磁场中受洛伦 2 mv2 q vB = 兹力偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律， ______ r . 由以上几式可得出需要研究的物理量如粒子轨道半径、粒子质量、 比荷等.

考点一 洛伦兹力的特点及应用考点阐释 易错警示

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，但一定分正、负电荷. (5)洛伦兹力一定不做功. 2.洛伦兹力与安培力的联系及区别 (1)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. (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功.

考点一 洛伦兹力的特点及应用题组设计 易错警示

1.(2015· 苏北四市调研)(多

选)如图所示， 两根长直导线竖直插入光滑 绝缘水平桌面上的 M、N 两小孔中，O 为 M、N 连线的中点，连线 上 a、b 两点关于 O 点对称.导线均通有大小相等、方向向上的电 I 流.已知长直导线周围产生的磁场的磁感应强度 B=kr,式中 k 是 常数，I 是导线中的电流，r 为对应点到导线的距离.一带正电的小 球以初速度 v0 从 a 点出发沿 MN 连线运动到 b 点.关于上述过程， 下列说法正确的是( BD )答案 图片显/隐

考点一 洛伦兹力的特点及应用题组设计 易错警示

由右手螺旋定则可知，M处的通电导线在MO区域产生的 A.小球先做加速运动 后做减速运动 磁场垂直于MO向里，离导线越远磁场越弱，所以磁场由 M到O逐渐减弱；N处的通电导线在ON区域产生的磁场垂 B.小球一直做匀速直线 直于ON向外，由O到N逐渐增强，带正电的小球由a点沿 运动 连线MN运动到b点，受到的洛伦兹力F=Bqv为变力，则 C.小球对桌面的压力 先减小后增大 从M到O洛伦兹力的方向向上，随磁场的减弱而减小，从 O到N洛伦兹力的方向向下，随磁场的增强而增大，所以 D.小球对桌面的压力 对桌面的压力一直在增大，D正确，C错误；由于桌面光 一直在增大 滑，洛伦兹力始终沿竖直方向，所以小球在水平方向上不 受力，做匀速直线运动，B正确、A错误.解析

考点一 洛伦兹力的特点及应用题组设计 易错警示

(1)小球从点 A由静止释放后在绕点 O运动中必同时受到重力、线 2.金属小球质量 m、带电- q, 的拉力及洛伦兹力作用，由左手定则知小球从 A向P运动中洛伦 由长L的绝缘细线悬挂于如图所 兹力方向必沿半径指向圆心，且洛伦兹力对小球不做功；故小球 示匀强磁场中的 O点，然后将小 到达 P点的速度大小为 球拉到θ= 60°处由静止释放， 小球沿圆弧运动到最低点时悬 1 2 mv =mgL(1-cos θ), 2 P 线上的张力恰好为 0;求： 2 (1)磁场的磁感应强度大小； vP 小球在 P 点由圆周运动有 qvPB-mg=m L , (2)小球往复摆动中悬线上的最 大张力. 2m g 联立解得 B= q L.解析 图片显/隐