第十章 课时2 洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（浙江专用）

课时2　洛伦兹力　带电粒子在磁场中的运动 基础梳理 一、洛伦兹力 1.定义: 电荷在磁场中受到的力。 2.大小 (1)v∥B时,F= 。 (2)v⊥B时,F= 。 (3)当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,伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向正电荷运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 运动 0 qvB (2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于 决定的平面。(注意B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。 二、带电粒子在匀强磁场中的运动 1.若v∥B,带电粒子以入射速度v做 运动。 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。 B、v 垂直于 匀速直线 匀速圆周 夯实考点 [例1] 如图所示,匀强磁场方向竖直向下,磁场中有光滑水平桌面,在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管。试管在水平拉力F作用下向右匀速运动,带电小球能从管口处飞出。关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法正确的是(　 　) A.小球带负电 B.水平拉力F为恒力 C.洛伦兹力对小球做正功 D.小球运动的轨迹是抛物线 洛伦兹力 D A 解析:根据右手螺旋定则可知a处的磁场方向垂直于MN向里,b处的磁场方向垂直于MN向外,从a到b磁感应强度先减小,过O点后反向增大,根据左手定则可 知,带正电的小球在O点左侧受到的洛伦兹力方向向上,小球对桌面的压力大小为重力与洛伦兹力的差值,过O点后洛伦兹力的方向向下,小球对桌面的压力大小为重力与洛伦兹力的和,由此可知,小球在水平方向不受外力,故小球将做匀速直线运动,由于洛伦兹力从a到O逐渐减小,从O到b逐渐增大,则小球对桌面的压力一直在增大,故B、C、D错误,A正确。 [例2] 如图所示,一带负电的小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,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,不计空气阻力,则(　 　) A.h1=h3 B.h1<h4 C.h2与h3无法比较 D.h2<h4 洛伦兹力与静电力的比较 A [变式2]如图所示,平行板电容器的极板沿水平方向放置,电子束从电容器左侧正中间a处沿水平方向射入,电子的初速度都是v0,在静电力的作用下,刚好从图中所示的c点射出,射出时的速度为v。现若保持电场不变,再加一个匀强磁场,磁场的方向跟电场和电子入射的方向都垂直(图中垂直于纸面向里),使电子刚好由图中d点射出,c、d两点的位置相对于中线ab是对称的,求从d点射出时每个电子的动能。 12 考向1:直边界 带电粒子在有界磁场中的运动 [例3] 如图所示,x=0和x=d处垂直xOy平面各放一足够大的平行于y轴的金属板a和b。位于坐标原点的粒子源可在xOy平面内向y轴右侧各个方向发射大量速度大小不同、质量为m、带电荷量为+q的某种粒子。(不计粒子重力及粒子间的相互作用,取 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (1)若在第一、第四象限加方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,则刚好没有粒子到达金属板b,求从粒子源射出的粒子的最大速度vm; [例3] 如图所示,x=0和x=d处垂直xOy平面各放一足够大的平行于y轴的金属板a和b。位于坐标原点的粒子源可在xOy平面内向y轴右侧各个方向发射大量速度大小不同、质量为m、带电荷量为+q的某种粒子。(不计粒子重力及粒子间的相互作用,取sin 37°= 0.6,cos 37°=0.8) (2)若在a、b间加电压,求刚好没有粒子到达金属板b时所加的电势差Uab; [例3] 如图所示,x=0和x=d处垂直xOy平面各放一足够大的平行于y轴的金属板a和b。位于坐标原点的粒子源可在xOy平面内向y轴右侧各个方向发射大量速度大小不同、质量为m、带电荷量为+q的某种粒子。(不计粒子重力及粒子间的相互作用,取sin 37°= 0.6,cos 37°=0.8) (3)若去掉金属板a,所加匀强磁场的磁感应强度变为0.1B,粒子源均匀地向y轴右侧各个方向以最大速度vm发射粒子,且单位时间内发射了N个粒子,求b板上单位时间内能接收到的粒子数。 15 [变式3] 如图所示,一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的