专题20 磁场对运动电荷的作用-【起飞计划】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）

专题20 磁场对运动电荷的作用 题型一 对洛伦兹力的理解和应用 1 题型二 带电粒子做圆周运动分析思路 3 题型三 带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动 5 类型1 带电粒子在直线边界磁场中运动 6 类型2 带电粒子在圆形边界磁场中运动 7 类型3 带电粒子在矩形边界磁场中运动 8 类型4 带电粒子在三角形边界磁场中运动 10 题型四 带电粒子在磁场运动的临界和极值问题 11 类型1 带电粒子在磁场中运动的临界问题 12 类型2 带电粒子在磁场中运动的极值问题 13 题型一 对洛伦兹力的理解和应用 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 左手定则：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； 大拇指——指向洛伦兹力的方向． (2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面(注意：洛伦兹力不做功)． 3．洛伦兹力的大小 (1)v∥B时，洛伦兹力F＝0.(θ＝0°或180°) (2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB.(θ＝90°) (3)v＝0时，洛伦兹力F＝0. [题型专练1]. （2023•海南）如图所示，带正电的小球竖直向下射入垂直纸面向里的匀强磁场，关于小球运动和受力说法正确的是（　　） A．小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右 B．小球运动过程中的速度不变 C．小球运动过程的加速度保持不变 D．小球受到的洛伦兹力对小球做正功 [题型专练2]. （2023春•定远县校级期末）如图所示，质量为m、带电荷量为+q的物块，在水平向外的匀强磁场中，沿着竖直绝缘墙壁由静止开始下滑，已知物块与墙壁间的动摩擦因数为μ，磁感应强度为B，墙壁无限高，下列说法正确的是（　　） A．物块在下滑过程中只受重力、摩擦力和洛伦兹力 B．物块下滑过程中先做加速度减小的加速运动，后匀速运动 C．物块下滑的最大速度为 D．物块在下滑过程中，受到的洛伦兹力不做功，物块机械能守恒 [题型专练3]. （2023春•河北区期末）如图所示，一个带负电荷的物体从粗糙的斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，加上一个垂直于纸面指向读者方向的磁场，则物体滑到底端时（　　） A．速度小于v B．速度大于v C．速度等于v D．可能离开斜面 题型二 带电粒子做圆周运动分析思路 1．匀速圆周运动的规律 若v⊥B，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v做匀速圆周运动． 2．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3甲所示，P为入射点，M为出射点)． 图3 (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(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)． 3．半径的确定 可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小． 4．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θ时，其运动时间表示为t＝T(或t＝)． [题型专练4]. （2023春•玉林期末）在现代科学技术中，利用云室进行粒子物理实验。在一个云室中，创建了一个磁感应强度大小为B的匀强磁场，一个质量为m、速度为v的电中性粒子在A点分裂成质量相等的异号电荷粒子a和b，如图所示，a、b在磁场中的径迹是两条相切的圆弧，半径之比rₐ：rb＝6：1，相同时间内的径迹长度之比sa：sb＝3：1，不计重力及粒子间的相互作用力，则下列说法正确的是（　　） A．粒子a电性为正 B．粒子a、b的动量之比pa：pb＝1：3 C．粒子a、b在磁场中做圆周运动的周期之比Tₐ：Tb＝1：2 D．粒子b的动量大小 [题型专练5]. （2023春•房山区期中）如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有a、b两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动，a的初速度为v，b的初速度为2v，则（　　） A．a做圆周运动的轨道半径大 B．b做圆周运动的周期大 C．a、b同时回到出发点 D．a、b在纸面内做逆时针方向的圆周运动 [题型专练6]. （2023•沙坪坝区校级模拟）如图所示，空间中分布有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，有一质量为M，电荷量为q（q＞0）的粒子静止在O点。某时刻，该粒子炸裂成P、Q两部分，P粒子质量为、电荷量为，Q粒子质量为、电荷量为。不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　） A．P粒子与Q粒子半径之比r1：r2＝2：1 B．P粒子与Q粒子半径之比r1：r2＝1：2 C．P粒子与Q粒子周期之比T1：T2＝2：1 D．P粒子与Q粒子周期之比T1：T2＝1：2