第9章 第2讲 磁场对运动电荷的作用 (课件PPT)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

磁 场 第九章 第2讲 磁场对运动电荷的作用 知识整合·基础落实 点拨学法·素养提升 第2讲 目 录 Contents 知识整合·基础落实 运动电荷 0 qvB 返回目录 高考总复习·物理 　 B、v 返回目录 高考总复习·物理 　 匀速直线 匀速圆周 无关 返回目录 高考总复习·物理 　 × × × √ 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 点拨学法·素养提升 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 A　　 　 B　　　 C　 　　 D ACD 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 A 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 AB 返回目录 高考总复习·物理 　 第2讲 返回目录 高考总复习·物理 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 洛伦兹力的大小和方向 1．定义：磁场对____________的作用力． 2．大小 (1)v∥B时，F＝______； (2)v⊥B时，F＝__________； (3)v与B的夹角为θ时，F＝qvBsin θ. 3．方向 (1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向． (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) 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时，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做____________运动． 3．基本公式 (1)向心力公式：qvB＝_________； (2)轨道半径公式：r＝________； (3)周期公式：T＝________. 注意：带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速率________. m 1．判断下列说法的正误． (1)带电粒子在磁场中运动时一定会受到磁场力的作用．(　 　) (2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直. (　 　) (3)公式T ＝说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比. (　 　) (4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷有关．(　 　) 2．在探究射线性质的过程中，让质量为m1、带电荷量为2e的α粒子和质量为m2、带电荷量为e的β粒子，分别垂直于磁场方向射入同一匀强磁场中，发现两种粒子沿半径相同的圆轨道运动，则α粒子与β粒子的动能之比是(　 　) A． B． C． D． 命题点一　对洛伦兹力的理解和应用(自主学习) 1．洛伦兹力的特点 (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)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用． (3)洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力一定不做功． 2．与安培力的联系及区别 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力． (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功． 3．洛伦兹力与电场力的比较 比较项目 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 力方向与场方向的关系 F⊥B，F⊥v F∥E 做功情况 任何情况下都不做功 可能做功，也可能不做功 (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(　 　) 如图所示，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，导线中通有大小相等的电流，方向如图所示．一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 初速度为零的α粒子和质子经过相同的加速电场后，垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动．已知α粒子和质子的质量之比mα∶mH ＝ 4∶1，电荷量之比qα∶qH ＝ 2∶1.则它们在磁场中做圆周运动的半径之比为(　 　) A．∶1 B．1∶ C．2∶1 D．1∶2 命题点二　带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动 (师生共研) 1．圆周运动参量的确定 参量 基本思路 图例 说明 圆心 的确 定 ①与速度方向垂直的直线过圆心 ②弦的垂直平分线过圆心 ③轨迹圆弧与边界切点的法线过圆心 P、M点速度垂线交点 参量 基本思路 图例 说明 圆心 的确 定 ①与速度方向垂直的直线过圆心 ②弦的垂直平分线过圆心 ③轨迹圆弧与边界切点的法线过圆心 P点速度垂线与弦的垂直平分线交点 某点的速度垂线与轨迹圆弧切点法线的交点 参量 基本思路 图例 说明 半径 的确 定 利用平面几何知识求半径 常用解三角形法：例：(左图) R＝或由R2＝L2＋(R－d)2求得R＝ 参量 基本思路 图例 说明 运动 时间 的确 定 利用轨迹对应圆心角θ或轨迹长度L求时间 ①t＝T ②t＝ (1)速度的偏转角φ等于AB所对的圆心角θ (2)偏转角φ与弦切角α的关系： φ＜180°时，φ＝2α；φ＞180°时，φ＝360°－2α 2．带电粒子在不同边界磁场中的运动 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图甲、乙、丙所示)． (2)平行边界(存在临界条件，如图甲、乙、丙所示)． (3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)． (2024·广西)Oxy坐标平面内一有界匀强磁场区域如图所示，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里．质量为m、电荷量为＋q的粒子，以初速度v从O点沿x轴正向开始运动，粒子过y轴时速度与y轴正向夹角为45°，交点为P.不计粒子重力，则P点至O点的距离为(　 　) A． B． C．(1＋) D． CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测．图甲是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图乙所示．图乙中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)；将电子束打到靶上的点记为P点，则(　 　) A．M处的电势高于N处的电势 B．增大M、N之间的加速电压可使P点左移 C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外 D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移 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(　 　) A．kBl，kBl B．kBl，kBl C．kBl，kBl D．kBl，kBl 命题点三　带电粒子在磁场中运动的临界、极值问题 (师生共研) 1．临界条件的挖掘 (1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切． (2)当速率v一定时，弧长(或弦长)越长，圆心角越大(前提条件是劣弧)，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长． (3)当速率v变化时，轨迹圆心角越大，运动时间越长． (4)在圆形匀强磁场中，当运动轨迹圆半径大于圆形磁场半径时，则以磁场直径的两端点为入射点和出射点的轨迹对应的圆心角最大． 2．不同边界磁场中临界条件的分析 (1)平行边界：常见的临界情景和几何关系如图所示． (2)矩形边界：如图所示，可能会涉及与边界相切、相交等临界问题． (3)三角形边界：下图是正△ABC区域内某正粒子垂直于AB进入磁场的粒子临界轨迹示意图．粒子能从AB间射出的临界轨迹如图甲所示，粒子能从AC间射出的临界轨迹如图乙所示． (2024·湖北)如图所示，在以O点为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．圆形区域外有大小相等、方向相反、范围足够大的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子沿直径AC方向从A点射入圆形区域．不计重力，下列说法正确的是(　 　) A．粒子的运动轨迹可能经过O点 B．粒子射出圆形区域时的速度方向不一定沿该区域的半径方向 C．粒子连续两次由A点沿AC方向射入圆形区域的最小时间间隔为 D．若粒子从A点射入到从C点射出圆形区域用时最短，粒子运动的速度大小为 真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示．一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场．已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力．为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为(　 　) A． B． C． D． 如图所示，在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计) 以速度v从AC边的中点O垂直AC边射入磁 场区域．若三角形的两直角边长均为2L，要使 粒子从CD边射出，则v的取值范围为(　 　) A．≤v≤ B．≤v≤ C．≤v≤ D．≤v≤ 命题点四　带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题 (师生共研) 类型 分析 图例 带电 粒子 电性 不确 定　 受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电荷，也可能带负电荷，在相同的初速度下，正、负粒子在磁场中运动轨迹不同，形成多解 如图，带电粒子以速度v垂直进入匀强磁场，如带正电，其轨迹为a；如带负电，其轨迹为b 类型 分析 图例 磁场 方向 不确 定 只知道磁感应强度大小，而未具体指出磁感应强度方向，此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成多解 如图，带正电粒子以速度v垂直进入匀强磁场，若B垂直纸面向里，其轨迹为a，若B垂直纸面向外，其轨迹为b 类型 分析 图例 临界 状态 不唯 一　 带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过磁场飞出，也可能转过180°从入射界面一侧反向飞出，于是形成多解 运动 具有 周期 性　 带电粒子在部分是电场、部分是磁场空间运动时，运动往往具有周期性，因而形成多解 如图甲所示，M、N为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O′正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示，规定垂直于纸面向里的方向为正方向．有一群正离子在t＝0时垂直于M板从小孔O射入磁场．已知正离子质量为m、带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力．求： (1)磁感应强度的大小B0； (2)要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v0的可能值． 答案　(1)　(2)(n＝1,2，3，…)　 A．使粒子的速度v＜ B．使粒子的速度v＞ C．使粒子的速度v＞ D．使粒子的速度＜v＜ (多选)长为l的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示．磁感应强度为B，板间距离也为l，极板不带电．现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是(　 　) $$