2017高考物理一轮复习第8章磁场基础课时23磁场对运动电荷作用课件.ppt

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1、2017高考物理一高考物理一轮复复习第第8章磁章磁场基基础课时23磁磁场对运运动电荷作用荷作用课件件知识梳理知识梳理知识点一、洛伦兹力、洛伦兹力的方向和洛伦兹力的公式知识点一、洛伦兹力、洛伦兹力的方向和洛伦兹力的公式1.洛伦兹力洛伦兹力：磁：磁场对场对_的作用力叫洛的作用力叫洛伦兹伦兹力。力。2.洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定判定方法：左手定则则：掌心掌心磁感磁感线线_穿入掌心；穿入掌心；四指四指指向正指向正电电荷运荷运动动的方向或的方向或负电负电荷运荷运动动的的_；拇指拇指指向指向_的方向。的方向。(2)方向特点：方向特点：FB，Fv v，即，即F垂直于垂直于B和和v v

2、决定的决定的_。运运动电动电荷荷垂直垂直反方向反方向洛洛伦兹伦兹力力平面平面3.洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小(1)v vB时时，洛，洛伦兹伦兹力力F_。(0或或180)(2)v vB时时，洛，洛伦兹伦兹力力F_。(90)(3)v v0时时，洛，洛伦兹伦兹力力F_。知识点二、带电粒子在匀强磁场中的运动知识点二、带电粒子在匀强磁场中的运动1.若若v vB，带带电电粒粒子子不不受受洛洛伦伦兹兹力力，在在匀匀强强磁磁场场中中做做_运运动动。2.若若v vB，带带电电粒粒子子仅仅受受洛洛伦伦兹兹力力作作用用，在在垂垂直直于于磁磁感感线线的的平平面面内以入射速度内以入射速度v v做做_运运动动。3.半径和

3、周期公式：半径和周期公式：(v vB)00qv vB匀速直匀速直线线匀速匀速圆圆周周思考思考(1)洛洛伦伦兹兹力力对对运运动动电电荷荷做做功功吗吗？它它是是否否改改变变运运动动电电荷荷速速度度的的方方向向？(2)电电荷荷在在电电场场中中一一定定受受到到电电场场力力作作用用吗吗？电电荷荷在在磁磁场场中中一一定定受受洛洛伦兹力作用吗？伦兹力作用吗？(3)试画出图试画出图1中几种情况下带电粒子的运动轨迹。中几种情况下带电粒子的运动轨迹。图图1诊断自测诊断自测 1.下下列列各各图图中中，运运动动电电荷荷的的速速度度方方向向、磁磁感感应应强强度度方方向向和和电电荷荷的的受力方向之受力方向之间间的关系正确

4、的是的关系正确的是()解解析析根根据据左左手手定定则则，A中中F方方向向应应向向上上，B中中F方方向向应应向向下下，故故A错误、错误、B正确；正确；C、D中都是中都是v vB，F0，故，故C、D都错。都错。答案答案B2.一一螺螺线线管管中中通通有有从从左左向向右右看看逆逆时时针针方方向向的的电电流流，一一带带正正电电粒粒子子沿沿螺螺线线管管的的中中心心轴轴线线从从左左向向右右运运动动，粒粒子子重重力力不不计计，如如图图2所所示示，则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是()图图2A.粒粒子子逆逆着着磁磁感感线线进进入入螺螺线线管管内内，洛洛伦伦兹兹力力做做负负功功，粒粒子子做做减减速直速直线线

5、运运动动B.粒粒子子顺顺着着磁磁感感线线进进入入螺螺线线管管内内，洛洛伦伦兹兹力力做做正正功功，粒粒子子做做加加速直速直线线运运动动C.粒子可能在螺粒子可能在螺线线管中心管中心轴线轴线上做往复直上做往复直线线运运动动D.粒子不受洛粒子不受洛伦兹伦兹力作用，做匀速直力作用，做匀速直线线运运动动解解析析因因通通电电螺螺线线管管的的磁磁场场等等同同于于条条形形磁磁铁铁的的磁磁场场，管管内内部部磁磁感感线线与与中中心心轴轴线线平平行行，粒粒子子沿沿磁磁感感线线运运动动不不受受洛洛伦伦兹兹力力作作用用，粒粒子子沿沿螺螺线线管管中中心心轴轴线线做做匀匀速速直直线线运运动动；另另外外，无无论论带带电电粒粒子

6、子沿沿什什么么方向射入磁场，洛伦兹力永不做功，所以只有选项方向射入磁场，洛伦兹力永不做功，所以只有选项D正确。正确。答案答案D3.如如图图3所所示示，重重力力不不计计、初初速速度度为为v v的的正正电电荷荷，从从a点点沿沿水水平平方方向向射射入入有有明明显显左左边边界界的的匀匀强强磁磁场场，磁磁场场方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里，若若边边界右界右侧侧的磁的磁场场范范围围足足够够大，大，该电该电荷荷进进入磁入磁场场后后()图图3A.动动能能发发生改生改变变B.运运动轨动轨迹是一个完整的迹是一个完整的圆圆，正，正电电荷始荷始终终在磁在磁场场中运中运动动C.运运动轨动轨迹是一个半迹是一个半圆圆，并

7、从，并从a点上方某点上方某处处穿出穿出边边界向左射出界向左射出D.运运动轨动轨迹是一个半迹是一个半圆圆，并从，并从a点下方某点下方某处处穿出穿出边边界向左射出界向左射出C4.(2015山山西西长长治治一一模模)如如图图4所所示示，半半径径为为r的的圆圆形形空空间间内内，存存在在着着垂垂直直于于纸纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场场，一一个个带带电电粒粒子子(不不计计重重力力)，从从A点点沿沿半半径径方方向向以以速速度度v v0垂垂直直于于磁磁场场方方向向射射入入磁磁场场中中，并并由由B点点射射出出，且且AOB120，则该则该粒子在磁粒子在磁场场中运中运动动的的时间为时间为()图图4答案答案D5.

8、(多多选选)如如图图5所所示示，ABC为为竖竖直直平平面面内内的的光光滑滑绝绝缘缘轨轨道道，其其中中AB为为倾倾斜斜直直轨轨道道，BC为为与与AB相相切切的的圆圆形形轨轨道道，并并且且圆圆形形轨轨道道处处在在匀匀强强磁磁场场中中，磁磁场场方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里。质质量量相相同同的的甲甲、乙乙、丙丙三三个个小小球球中中，甲甲球球带带正正电电、乙乙球球带带负负电电、丙丙球球不不带带电电。现现将将三三个个小小球球在在轨轨道道AB上上分分别别从从不不同同高高度度处处由由静静止止释释放放，都都恰恰好好通通过过圆圆形形轨轨道的最高点，道的最高点，则则()图图5A.经过经过最高点最高点时时，三个小

9、球的速度相等，三个小球的速度相等B.经过经过最高点最高点时时，甲球的速度最小，甲球的速度最小C.甲球的甲球的释释放位置比乙球的高放位置比乙球的高D.运运动过动过程中三个小球的机械能均保持不程中三个小球的机械能均保持不变变答案答案CD考点一洛伦兹力的特点与应用考点一洛伦兹力的特点与应用1.洛伦兹力的特点洛伦兹力的特点(1)洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向总总是是垂垂直直于于运运动动电电荷荷速速度度方方向向和和磁磁场场方方向向确定的平面。确定的平面。(2)当当电电荷运荷运动动方向方向发发生生变变化化时时，洛，洛伦兹伦兹力的方向也随之力的方向也随之变变化。化。(3)运运动电动电荷在磁荷在磁场场中不一定受

10、洛中不一定受洛伦兹伦兹力作用。力作用。(4)根据左手定根据左手定则则判断洛判断洛伦兹伦兹力方向，但一定分正、力方向，但一定分正、负电负电荷。荷。(5)洛洛伦兹伦兹力一定不做功。力一定不做功。2.洛伦兹力与安培力的联系及区别洛伦兹力与安培力的联系及区别(1)安安培培力力是是洛洛伦伦兹兹力力的的宏宏观观表表现现，二二者者是是相相同同性性质质的的力力，都都是磁是磁场场力。力。(2)安培力可以做功，而洛安培力可以做功，而洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷不做功。荷不做功。【例例1】(多多选选)(2015新新课课标标全全国国卷卷，19)有有两两个个匀匀强强磁磁场场区区域域和和，中中的的磁磁感感应应强强度度

11、是是中中的的k倍倍。两两个个速速率率相相同同的的电电子子分分别别在在两两磁磁场场区区域域做做圆圆周周运运动动。与与中中运运动动的的电电子子相相比比，中中的的电电子子()A.运运动轨动轨迹的半径是迹的半径是中的中的k倍倍B.加速度的大小是加速度的大小是中的中的k倍倍C.做做圆圆周运周运动动的周期是的周期是中的中的k倍倍D.做做圆圆周运周运动动的角速度与的角速度与中的相等中的相等答案答案AC反思总结反思总结1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法2.洛伦兹力对带电粒子不做功洛伦兹力对带电粒子不做功因因洛洛伦伦兹兹力力始始终终与与带带电电粒粒子子的的运运动

12、动方方向向垂垂直直，所所以以洛洛伦伦兹兹力力对对粒粒子子不不做做功功。如如果果没没有有其其他他外外力力对对带带电电粒粒子子做做功功，在在粒粒子子的的运运动过程中就不会有能量之间的转化。动过程中就不会有能量之间的转化。【变式训练】【变式训练】1.(2016江苏淮安模拟江苏淮安模拟)两个两个质质量相同、所量相同、所带电带电荷量相等的荷量相等的带电带电粒粒子子a、b，以不同的速率，以不同的速率对对准准圆圆心心O沿着沿着AO方向射入方向射入圆圆形匀形匀强强磁磁场场区域，其运区域，其运动轨动轨迹如迹如图图6所示。若不所示。若不计计粒子的重力，粒子的重力，则则下列下列说说法正确的是法正确的是()图图6A.

13、a粒子粒子带带正正电电，b粒子粒子带负电带负电B.a粒子在磁粒子在磁场场中所受洛中所受洛伦兹伦兹力力较较大大C.b粒子的粒子的动动能能较较大大D.b粒子在磁粒子在磁场场中运中运动时间较长动时间较长答案答案C考点二带电粒子在有界匀强磁场中的运动考点二带电粒子在有界匀强磁场中的运动情形一情形一直线边界直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示进出磁场具有对称性，如图所示)【例例2】(多多选选)(2015湖湖北北名名校校联联考考)如如图图7所所示示，直直线线MN上上方方存存在在范范围围足足够够大大的的磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场，一一质质子子(质质量量为为m、电电荷荷量量为为e)以以速

14、速度度v v从从O点点沿沿与与MN成成30角角的的方方向向射射入入磁磁场场中中，若不若不计质计质子重力，子重力，则则()图图7答案答案AD【变式训练】【变式训练】2.(多选多选)如如图图8，两个初速度大小相同的同种离子，两个初速度大小相同的同种离子a和和b，从，从O点沿垂点沿垂直磁直磁场场方向方向进进入匀入匀强强磁磁场场，最后打到屏，最后打到屏P上。不上。不计计重力。下列重力。下列说说法正确的有法正确的有()图图8A.a、b均均带带正正电电B.a在磁在磁场场中中飞飞行的行的时间时间比比b的短的短C.a在磁在磁场场中中飞飞行的路程比行的路程比b的短的短D.a在在P上的落点与上的落点与O点的距离比

15、点的距离比b的近的近答案答案AD情形二情形二平行边界平行边界(存在临界条件，如图所示存在临界条件，如图所示)图图9答案答案AC【变式训练】【变式训练】3.(2016湖南长沙模拟湖南长沙模拟)如如图图10所示，一个理想所示，一个理想边边界界为为PQ、MN的匀的匀强强磁磁场场区域，磁区域，磁场宽场宽度度为为d，方向垂直，方向垂直纸纸面向里。一面向里。一电电子从子从O点点沿沿纸纸面垂直面垂直PQ以速度以速度v v0进进入磁入磁场场。若。若电电子在磁子在磁场场中运中运动动的的轨轨道道半径半径为为2d。O在在MN上，且上，且OO与与MN垂直。下列判断正确的是垂直。下列判断正确的是()图图10答案答案D情

16、形三情形三圆形边界圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示沿径向射入必沿径向射出，如图所示)【例例4】如如图图11所所示示，半半径径为为R的的圆圆形形区区域域内内存存在在垂垂直直纸纸面面向向外外的的匀匀强强磁磁场场，C、D是是水水平平线线与与圆圆周周的的交交点点，且且CDR，AO是是水水平平半半径径。甲甲、乙乙两两粒粒子子从从A点点以以不不同同速速度度沿沿AO方方向向同同时时垂垂直直射射入入匀匀强强磁磁场场中中，甲甲、乙乙两两粒粒子子恰恰好好同同时时分分别别击击中中C、D两两点点，不不计计粒粒子子重重力力和和粒粒子子间间的的相相互互作作用用，则则甲甲、乙乙两两粒粒子子的的速速度度之之比比为为

17、()图图11答案答案D图图12答案答案B方法提炼方法提炼1.圆心的确定方法圆心的确定方法方方法法一一若若已已知知粒粒子子轨轨迹迹上上的的两两点点的的速速度度方方向向，则则可可根根据据洛洛伦伦兹兹力力Fv v，分分别别确确定定两两点点处处洛洛伦伦兹兹力力F的的方方向向，其其交交点点即即为为圆圆心，如图心，如图(a)；方法二方法二若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，则可作出此两点的连线向，则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦即过这两点的圆弧的弦)的中垂线，的中垂线，中垂线与垂线的交点即为圆心，如图中垂线与垂线的交点即为圆心，如图(b

18、)。1.(2015海海南南单单科科，1)如如图图13所所示示，a是是竖竖直直平平面面P上上的的一一点点，P前前有有一一条条形形磁磁铁铁垂垂直直于于P，且且S极极朝朝向向a点点，P后后一一电电子子在在偏偏转转线线圈圈和和条条形形磁磁铁铁的的磁磁场场的的共共同同作作用用下下，在在水水平平面面内内向向右右弯弯曲曲经经过过a点点。在在电电子子经经过过a点点的的瞬瞬间间，条条形形磁磁铁铁的的磁磁场场对对该该电电子子的的作作用用力力的的方方向向()图图13A.向上向上 B.向下向下 C.向左向左 D.向右向右解解析析条条形形磁磁铁铁的的磁磁感感线线在在a点点垂垂直直P向向外外，电电子子在在条条形形磁磁铁铁

19、的的磁磁场场中中向向右右运运动动，由由左左手手定定则则可可得得电电子子所所受受洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向上，向向上，A正确。正确。答案答案A2.(2015新新课课标标全全国国卷卷，14)两两相相邻邻匀匀强强磁磁场场区区域域的的磁磁感感应应强强度度大大小小不不同同、方方向向平平行行。一一速速度度方方向向与与磁磁感感应应强强度度方方向向垂垂直直的的带带电电粒粒子子(不不计计重重力力)，从从较较强强磁磁场场区区域域进进入入到到较较弱弱磁磁场场区区域域后，粒子的后，粒子的()A.轨轨道半径减小，角速度增大道半径减小，角速度增大B.轨轨道半径减小，角速度减小道半径减小，角速度减小C.轨轨道半径增大，角

20、速度增大道半径增大，角速度增大D.轨轨道半径增大，角速度减小道半径增大，角速度减小答案答案D3.(2015陕陕西西渭渭南南一一模模)在在真真空空室室中中，有有垂垂直直于于纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，三三个个质质子子1、2和和3分分别别以以大大小小相相等等、方方向向如如图图14所所示示的的初初速速度度v v1、v v2和和v v3经经过过平平板板MN上上的的小小孔孔O射射入入匀匀强强磁磁场场，这这三三个个质质子子打打到到平平板板MN上上的的位位置置到到小小孔孔O的的距距离离分分别别是是s1、s2和和s3，不不计计质质子重力，子重力，则则有有()图图14A.s1s2s3 B.s1s2s3

21、C.s1s3s2 D.s1s3s2解解析析由由已已知知条条件件可可知知三三个个质质子子运运动动轨轨迹迹的的半半径径相相等等。由由于于初初速速度度v v1和和v v3的的方方向向与与MN的的夹夹角角相相等等，所所以以这这两两个个质质子子的的运运动动轨轨迹迹正正好好能能组组合合成成一一个个完完整整的的圆圆，则则这这两两个个质质子子打打到到平平板板MN上上的的位位置置到到小小孔孔的的距距离离是是相相等等的的，且且小小于于轨轨迹迹圆圆的的直直径径；而而初初速速度度为为v v2的的质质子子方方向向与与MN垂垂直直，则则它它的的运运动动轨轨迹迹正正好好是是半半圆圆，所所以以质质子子打打到到平平板板MN上上

22、的的位位置置到到小小孔孔的的距距离离恰恰好好是是圆圆的的直直径径，即即s1s3s2，D正确。正确。答案答案D图图15A.无无论论磁磁感感应应强强度度大大小小如如何何，获获得得初初速速度度后后的的瞬瞬间间，小小球球在在最最低点一定受到管壁的低点一定受到管壁的弹弹力作用力作用B.无无论论磁磁感感应应强强度度大大小小如如何何，小小球球一一定定能能到到达达环环形形细细圆圆管管的的最最高点，且小球在最高点一定受到管壁的高点，且小球在最高点一定受到管壁的弹弹力作用力作用C.无无论论磁磁感感应应强强度度大大小小如如何何，小小球球一一定定能能到到达达环环形形细细圆圆管管的的最最高点，且小球到达最高点高点，且小球到达最高点时时的速度大小都相同的速度大小都相同D.小小球球在在从从环环形形细细圆圆管管的的最最低低点点运运动动到到所所能能到到达达的的最最高高点点的的过过程中，水平方向分速度的大小一直减小程中，水平方向分速度的大小一直减小答案答案BC图图16(1)当磁感当磁感应应强强度度为为多大多大时时，粒子恰好从，粒子恰好从A点射出？点射出？(2)对对应应于于粒粒子子可可能能射射出出的的各各段段磁磁场场边边界界，磁磁感感应应强强度度应应满满足足什么条件？什么条件？小结巧记小结巧记谢谢大家！结结 语语