2024届高考物理一轮复习学案： 磁场对运动电荷的作用

物理一轮复习学案 磁场对运动电荷的作用 学习目标： 1、理解和掌握洛伦兹力的大小和方向。 2、有关洛伦兹力的半径和周期公式的应用。 考点一 洛伦兹力 情境一、如图所示是电子射线管示意图。阴极射线管的左右两个电极分别连接到高压电源两极时，阴极发射的电子在强电场的作用下加速飞向阳极。（不加磁场时，电子束做匀速直线运动，会看到一条亮直线）。若将某一磁铁逐渐靠近射线管的过程中，会发生什么现象？ 若更改磁场方向，现象有什么变化？ 将上述实际情境简化为如图所示物理模型，(在北半球，地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下(以“×”表示)．)如果设磁场为匀强磁场，强度为B;显像管发出的电子束速度为v；已知电子电量为e,质量为m； （1）显像管发射的电子，在磁场中是否受力，受什么力？如果发射的电子竖直向上，在此磁场中是否仍然受力？ （2）显像管发出的电子在磁场中受力方向怎样判断？什么因素影响洛伦兹力方向？受力大小怎样计算？ （3）洛伦兹力与安倍力有何关系？ 小结：洛伦兹力与静电力的比较 洛伦兹力 电场力 产生条件 v≠0且v不与B平行 电荷处在电场中 大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE 方向 F⊥B且F⊥v 正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反 做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功，可能做负功，也可能不做功 考向1 洛伦兹力的大小和方向 1．a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示，一个带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是(　　) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 2. 若来自太阳高能带电粒子都直接到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。不考虑地磁偏角的影响，说法正确的是（ ） A．若带电粒子带正电，且沿地球赤道 平面射向地心，将向东偏转 B．地磁场只分布在地球的外部 C．地磁场穿过地球表面的磁通量为零 D．地磁场对直射地球宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极地区最弱 考向2 洛伦兹力、安培力和电场力的比较 3．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L截面积为S的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位体积导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是（　　） A．导线中的电流大小为nSqv B．这段导线受到的安培力大小为nLqvB C．沿导线方向电场的电场强度大小为vB D．导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB 4．如图所示，已知甲空间中没有电场、磁场；乙空间中有竖直向上的匀强电场；丙空间中有竖直向下的匀强电场；丁空间中有垂直纸面向里的匀强磁场。四个图中的斜面相同且绝缘，相同的带负电小球从斜面上的同一点O以相同初速度v0同时沿水平方向抛出，分别落在甲、乙、丙、丁图中斜面上A、B、C、D点(图中未画出)。小球受到的电场力、洛伦兹力都始终小于重力，不计空气阻力。则（　　） A．O、C之间距离大于O、B之间距离 B．小球从抛出到落在斜面上用时相等 C．小球落到B点与C点速度大小相等 D．从O到A与从O到D，合力对小球做功相同 考向3　洛伦兹力作用下带电体的运动 5．(多选)如图所示，粗糙木板MN竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中．t＝0时，一个质量为m、电荷量为q的带正电物块沿MN以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的v－t图像可能是(　　) 6．如图所示，质量为m、带电荷量为q的小球，在倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止开始下滑．图中虚线是左、右两侧匀强磁场(图中未画出)的分界线，左侧磁场的磁感应强度大小为，右侧磁场的磁感应强度大小为B，两磁场的方向均垂直于纸面向外．当小球刚下滑至分界线时，对斜面的压力恰好为0.已知重力加速度为g，斜面足够长，小球可视为质点． (1)判断小球带何种电荷； (2)求小球沿斜面下滑的最大速度； (3)求小球速度达到最大之前，在左侧磁场中下滑的距离L. 考点二　带电粒子在匀强磁场中的运动 情境二、在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为B和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限．（在这个运动过程中，不计重力） （1）粒子进入第二象限后，确定做圆周运动的圆心、半径的