47 第10章 第2讲 磁场对运动电荷的作用（PPT课件）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

第2讲　磁场对运动电荷的作用 第十章　磁场 考点一　洛沦兹力的理解 考点二　带电粒子在有界匀强磁场中的运动 考点三　带电粒子在磁场中运动的多解问题 课时精练(四十七)　运动的描述 内容索引 聚焦学业科素养 拓展视野提能力—磁场中三类“动态圆”模型 01 考点一　洛伦兹力的理解 (基础自研类) 【知识梳理】 1．洛伦兹力：磁场对________的作用力叫作洛伦兹力。 2．洛伦兹力的方向 (1)方向：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的____。 (2)判定方法：____定则。 运动电荷 平面 左手 3．洛伦兹力的大小：F＝_______________，θ为v与B的方向夹角。 (1)v∥B时，洛伦兹力F＝0。(θ＝0°或180°) (2)v⊥B时，洛伦兹力F＝________。(θ＝90°) (3)v＝0时，洛伦兹力F＝0。 qvB sin θ qvB 【针对训练】 1．【洛伦兹力的理解】 如图所示，真空中竖直放置一长直细金属导线MN，电流 向上。空间中做一与导线同轴的半径为R的柱面。光滑绝 缘管ab水平放置，端点a、b分别在柱面上。半径略小于绝 缘管内径的带正电小球自a点以速度v0向b点运动过程中， 下列说法正确的是 A．小球先加速后减速 B．小球受到的洛伦兹力始终为零 C．小球在ab中点受到的洛伦兹力为零 D．小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向向上 √ C　[如图为俯视图，根据右手螺旋定则，磁感线如图 中虚线所示，洛伦兹力不做功，小球速率不变，故A错 误；当小球运动到ab中点时，小球速度方向与磁感应 强度方向平行，不受洛伦兹力的作用，自a点到ab中 点，小球受到的洛伦兹力沿柱面向下，自ab中点至b点，受到的洛伦兹力沿柱面向上，C正确，BD错误。故选C。] 2．【洛伦兹力的方向】 下面四幅图均表示了磁感应强度B，电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系，其中正确的是 √ B　[根据左手定则可知，ACD错误，B正确。] 3．【洛伦兹力与静电力的比较】 (多选)带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2；若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3；若加上竖直向上的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h4，如图所示。不计空气阻力，则 A．一定有h1＝h3 B．一定有h1<h4 C．h2与h4无法比较 D．h1与h2无法比较 √ √ 题后总结 1．洛伦兹力的理解 (1)利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意区分正、负电荷。 (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的作用。 (4)洛伦兹力永不做功。 2．洛伦兹力与静电力的比较 02 考点二　带电粒子在有界匀强磁场中的运动 (多维细研类) 匀速直线 匀速圆周 【微判断】 (1)带电粒子的速度越大，运动半径越大。( ) (2)带电粒子运动速度越大，运动周期越大。( ) (3)增大磁场的磁感应强度，电子运动半径变大。( ) (4)洛伦兹力对运动的电子做正功。( ) √ × × × 【重难诠释】 1．带电粒子在有界匀强磁场中运动的三大问题 (1)圆心的确定 ①若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，分别确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心，如图甲。 ②若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，弦的中垂线与速度垂线的交点即为圆心，如图乙。 2．带电粒子在三类有界磁场中的运动轨迹分析 (1)直线边界[进出磁场具有对称性，如图(a)所示] (2)平行边界[往往存在临界条件，如图(b)所示] (3)圆形边界(进出磁场具有对称性) ①如图(c)所示，粒子沿半径方向射入必沿半径方向射出。 ②如图(d)所示，粒子不沿半径方向射入时，射入时粒子速度方向与半径的夹角为θ，射出磁场时速度方向与半径的夹角也一定为θ。 √ √ √ 考向3　矩形(或正方形)边界的磁场 例3 (2019·全国卷Ⅱ)如图，边长为l的正方形abcd内存 在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面 (abcd所在平面)向外。ab边中点有一电子发射源O，可向 磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为 k。则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为 √ 考向4　圆形边界的磁场 例4 (多选)(2022·辽宁高考) 粒子物理研究中使用的 一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。内 圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器。 两个粒子先后从P点沿径向射入磁场，粒子1沿直线 通过磁场区域后打在探测器上的M点。粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点。装置内部为真空状态，忽略粒子