2.1磁场对运动电荷的作用（讲义）（4考点+8题型）——2023-2024学年高二物理下学期期中期末题型复习讲义

2.1磁场对运动电荷的作用 考点一　对洛伦兹力的理解 1 考点二　带电粒子做圆周运动的分析思路 2 考点三　带电粒子在有界磁场中的运动 2 考点四　带电粒子运动的临界和极值问题 3 题型1对洛伦兹力的理解和应用 4 题型2带电粒子做圆周运动分析思路 4 题型3带电粒子在直线边界磁场中运动… 4 题型4带电粒子在圆形边界磁场中运动… 4 题型5带电粒子在矩形边界磁场中运动… 4 题型6带电粒子在三角形边界磁场中运动… 4 题型7带电粒子在磁场中运动的临界问题 4 题型8带电粒子在磁场中运动的极值问题 4 考点一　对洛伦兹力的理解 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. 考点二　带电粒子做圆周运动的分析思路 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＝)． 考点三　带电粒子在有界磁场中的运动 带电粒子在有界磁场中运动的几种常见情形 1．直线边界(进出磁场具有对称性，如图7所示) 图7 2．平行边界(存在临界条件，如图8所示) 图8 3．圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图9所示) 图9 4．分析带电粒子在匀强磁场中运动的关键是： (1)画出运动轨迹； (2)确定圆心和半径； (3)利用洛伦兹力提供向心力列式． 考点四　带电粒子运动的临界和极值问题 1．临界问题的分析思路 物理现象从一种状态变化成另一种状态时存在着一个过渡的转折点，此转折点即为临界状态点．与临界状态相关的物理条件称为临界条件，临界条件是解决临界问题的突破点． 临界问题的一般解题模式为： (1)找出临界状态及临界条件； (2)总结临界点的规律； (3)解出临界量． 2．带电体在磁场中的临界问题的处理方法 带电体进入有界磁场区域，一般存在临界问题，处理的方法是寻找临界状态，画出临界轨迹： (1)带电体在磁场中，离开一个面的临界状态是对这个面的压力为零． (2)射出或不射出磁场的临界状态是带电体运动的轨迹与磁场边界相切． 题型1对洛伦兹力的理解和应用 [题型专练1]. （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2]. （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 [题型专练3]. （2023春•吕梁期末）如图所示，一物块放在水平桌面上，竖直虚线PQ左侧有磁感应强度大小为、方向垂直竖直面向外的匀强磁场。质量为m、带电量为+q的带电小球用绝缘细线与物块连接，将小球拉至与物块在同一水平直线上的A点，细线刚好拉直，细线下边沿刚好与固定在O点的光滑钉子接触，O点到PQ的距离为L，到A点距离为2L，不计物块和小球的大小，由静止释放小球，物块始终保持静止，重力加速度为g，不计空气阻力，则物块受到的摩擦力最大时，小球运动的位置为（　　） A．最低点 B．在磁场中最高点 C．刚要进磁场位置 D．刚要出磁场位置 题型2带电粒子做圆周运动分析思路 [题型专练4]. （2023春•