2022年高考物理考点知识总复习教案.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载第 2 讲 磁场对运动电荷的作用及应用对应同学用书 P136洛伦兹力的公式洛伦兹力、洛伦兹力的方向 考纲要求 考纲要求 1洛伦兹力 :磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力2洛伦兹力的方向1判定方法 左手定就:掌心 磁感线垂直穿入掌心;四指 指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;拇指 指向洛伦兹力的方向2方向特点 :F B,Fv,即 F 垂直于 B 和 v 打算的平面 留意:洛伦兹力不做功 3洛伦兹力的大小1v B 时,洛伦兹力 F0. 0或 180 2v B 时,洛伦兹力 FqvB. 90 3v 0 时,洛伦兹力 F 0. 带
2、电粒子在匀强磁场中的运动 考纲要求 1.如 v B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动2如 vB,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 速圆周运动v 做匀质谱仪和回旋加速器考纲要求 1.质谱仪图 8 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载1构造 :如图 821 所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成2原理 :粒子由静止被加速电场加速,依据动能定理可得关系式 qU12mv 2. 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转,做匀速圆周运动,依据牛顿其次定律得关系
3、式2mvqvBr . 由两式可得出需要讨论的物理量,如粒子轨道半径、粒子质量、比荷r1 B 2mU q,mqr 2U, q 2B 2m 2U 2. 图 8 22 2回旋加速器名师归纳总结 1构造 :如图 822 所示, D 1、D2是半圆金属盒,D 形盒的缝隙处接沟通电源D第 2 页,共 15 页形盒处于匀强磁场中2原理 :沟通电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, 两盒间的电势差一次一次地反向,粒子就会被一次一次地加速由qvBmv R,得 Ekmq 2 2B2m 2R 2,可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和 D 形盒半径打算,与加速电压无关
4、- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 12022 遵义高三检测学习必备欢迎下载关于电场力与洛伦兹力,以下说法正确选项力A电荷只要处在电场中,就会受到电场力,而电荷静止在磁场中,也可能受到洛伦兹B电场力对在电场中的电荷肯定会做功,而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功C电场力与洛伦兹力一样,受力方向都在电场线和磁感线上D只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力的作用解析 静止在磁场中的电荷不行能受到洛伦兹力,A 错;尽管电场力对电荷可以做功,但假如电荷在电场中不动或沿等势面移动,电场力做功为零,B 错;洛伦兹力的方向与磁感线垂直,与运动方向垂直,C 错只有
5、D 是正确的答案 D 22022 黄山高三检测 以下各图中,运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确选项 解析 依据左手定就,A 中 F 方向应向上, B 中 F 方向应向下,故 A 错、 B 对 C、D中都是 vB,F0,故 C、D 都错名师归纳总结 答案B 第 3 页,共 15 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载图 8 23 3如图 823 所示,半径为 r 的圆形空间内,存在着垂直于纸面对里的匀强磁场,一个带电粒子 不计重力 从 A 点以速度 v 0垂直于磁场方向射入磁场中,并从 B 点射出,如AOB
6、120,就该带电粒子在磁场中运动的时间为 2r 2 3r r 3rA. 3v0 B. 3v0 C. 3v 0 D. 3v0解析 画出带电粒子进、出磁场速度方向的垂线交于 O点,O点即为粒子做圆周运动轨迹的圆心,如下列图连接OO,设轨迹半径为R,由几何关系可知带电粒子在磁场中运动的轨迹半径Rrtan 603r.由于AOB120,故AOB60,运动时间t1 6T1 62R v03r 3v 0,D 正确答案D 图 8 24 41922 年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的创造、同位素和质谱的讨论荣获了诺贝尔化学奖如速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图 824 所示,就以下相关说法中正确选项
7、 A该束带电粒子带负电B速度挑选器的 P1极板带负电C在 B2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大qD在 B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷 m越小解析 由粒子在右边磁场中的偏转可知,粒子带正电, A 错;带正电的粒子在速度挑选器中受洛伦兹力向上,电场力应向下,所以上板带正电,B 错;由 Rmv qB可知,在 v、B 相名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 同时,半径越大,比荷越小,D 对学习必备欢迎下载答案 D 图 8 25 52022 石家庄教学检测 劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图 825 所示置
8、于高真空中的 D 形金属盒半径为 R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽视磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直,高频沟通电频率为 f,加速电压为U0.如 A 处粒子源产生的质子质量为 m、电荷量为 q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响就以下说法正确选项 A质子被加速后的最大速度不行能超过 2RfB质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压 U 成正比C质子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 12 D不转变磁感应强度 B 和沟通电频率 f,该回旋加速器也能用于 粒子加速解析 质子被加速后的最大速度受到 D 形盒半径 R 的制约, 因 v2
9、R T2Rf,A 正确;质子离开回旋加速器的最大动能 Ekm1 2mv 21 2m 4 2R 2f 22m 2R 2f 2,与加速电压 U 无关,B 错误;依据 RBq,Uq1 2mv1 2,2Uq12mv2 2,得质子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 21,C 错误;因回旋加速器的最大动能 Ekm2m 2R 2f 2 与 m、R、f 均有关, D 错误答案 A 对应同学用书 P138考点一 对洛伦兹力的懂得1洛伦兹力和安培力的关系洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力,荷受到的洛伦兹力的宏观表现2洛伦兹力方向的特点而安培力是导体中全部定向移动的自由电1洛伦兹力的方
10、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用左手定就判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时,要留意将四指指向电荷运 动的反方向3洛伦兹力与电场力的比较 对应力内容洛伦兹力 F 电场力 F比较项目名师归纳总结 产生条件v 0 且 v 不与 B 平行电场中的电荷肯定受到电场力作第 5 页,共 15 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载用大小FqvBvBFqE力方向与场方向的关肯定是 FB,Fv正电荷所受电场力方向与电场方向相同,负电荷所受电场力方向系与电场方向相反做功情形任何情形
11、下都不做功可能做正功、负功,也可能不做功力 F 为零时场F 为零, B 不肯定为零F 为零, E 肯定为零的情形【典例 1】用绝缘细线悬挂图 8 26 一个质量为 m,带电荷量为 q 的小球, 让它处于图 826 所示的磁感应强度为 B 的匀强磁场中由于磁场的运动,小球静止在图中位置,这时悬线与竖直方向夹角为 ,并被拉紧,就磁场的运动速度和方向是 AvmgBq,水平向左 Bvmgtan Bq,竖直向下Cvmgtan Bq,竖直向上 Dvmg Bq,水平向右解析 依据运动的相对性,带电小球相对磁场的速度与磁场相对于小球 相对地面静止 的速度大小相等、方向相反洛伦兹力FqvB 中的 v 是相对于磁
12、场的速度依据力的平稳条件可以得出, 当小球相对磁场以速度 vmgtan qB 竖直向下运动或以速度 vmg Bq水平向右运动,带电小球都能处于平稳状态,但题目中要求“ 绳被拉紧 ”,由此可以知道只有选项 C正确答案 C 【变式 1】在如图 827 所示的图 8 27 名师归纳总结 空间中,存在电场强度为E 的匀强电场,同时存在沿x 轴负方向、磁感应强度为B 的第 6 页,共 15 页匀强磁场一质子电荷量为e在该空间恰沿y 轴正方向以速度v 匀速运动据此可以判定出A质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能减小;沿z 轴正方向电势上升B质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能增大;沿z轴正方向电势
13、降低C质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z 轴正方向电势上升D质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z 轴正方向电势降低解析解答此题是利用左手定就判定洛伦兹力的方向,依据平稳条件判定电场力方向及电场方向, 留意运用电场力做功与电势能变化的关系,沿电场线方向电势降低匀强磁场的磁感应强度B 的方向沿 x 轴负方向, 质子沿 y 轴正方向运动, 由左手定就可确定洛伦兹力沿- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载故电场力 eEz 轴正方向; 由于质子受电场力和洛伦兹力作用沿y 轴正方向做匀速直线运动,等于洛伦兹力 evB,
14、方向沿 z 轴负方向,即电场方向沿 z 轴负方向,质子在运动过程中电场力不做功,电势能不变,沿 z 轴正方向即电场反方向电势上升,故 C 正确, A、B、D 错误答案 C 考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动1圆心的确定1已知入射点、出射点、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 828 甲所示,图中 P 为入射点, M 为出射点 甲 乙图 8 28 2已知入射方向、入射点和出射点的位置时,可以通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 82 8 乙所示, P
15、 为入射点, M 为出射点 2半径的确定可利用物理学公式或几何学问勾股定理、三角函数等求出半径大小3运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T,当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为 的,其运动时间表示为: t 2T 或t R. 【典例 2】如图 82 9 所示,图 8 29 长方形 abcd 长 ad 0.6 m,宽 ab0.3 m,O、e 分别是 ad、bc 的中点,以 ad 为直径的半圆内有垂直于纸面对里的匀强磁场 边界上无磁场 ,磁感应强度 B0.25 T一群不计重力、质量 m3 10 7kg、电荷量 q 2 103C 的带电粒子 以速度 v5 10 2 m/s 沿垂直ad 方向且垂直于磁
16、场射入磁场区域,不考虑粒子间的相互作用1如从 O 点射入的带电粒子刚好沿Oe 直线射出,求空间所加电场的大小和方向2如只有磁场时,某带电粒子从 O 点射入,求该粒子从长方形 abcd 射出的位置解析 1如从 O 点射入的带电粒子刚好沿 Oe 直线射出,就粒子所受的洛伦兹力与电场力平稳,即 qvBqE,得 EvB 125 V/m 由左手定就可判定洛伦兹力方向向上,所以电场力向下, 由于粒子带正电,所以电场方向与 bc 边平行向下名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载2如下列图,如只有磁场时,某带电粒子从
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