第11章 第2讲 洛伦兹力及其应用 课件 -2027届高考物理一轮复习考点精讲

该高中物理高考复习课件聚焦“洛伦兹力及其应用”专题，依据高考评价体系梳理了洛伦兹力的方向判断、大小计算及在回旋加速器等仪器中的应用三大考查维度，通过表格对比洛伦兹力与安培力、电场力的联系区别，结合考点过关题分析易错点，明确洛伦兹力应用占60%的高频考点分布，归纳出选择、计算两类常考题型。 课件亮点在于“真题解析+模型建构+技巧提炼”的备考策略，如以2023广东卷回旋加速器真题为例，运用科学推理推导最大速率公式，培养学生运动和相互作用的物理观念及模型建构的科学思维。特设“仪器原理公式库”和“易错警示”，教师可通过典例和练习精准指导，帮助学生掌握答题技巧，提升高考得分率。

第十一章　磁场 第2讲　洛伦兹力及其应用 -- 第十一章　磁场 1．知道洛伦兹力。 2．能判断洛伦兹力的方向。 3．会计算洛伦兹力的大小。 4．知道洛伦兹力的应用。 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 × × × √ -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 AD -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 A -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 D -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 A -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 C -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 D -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 -- 第十一章　磁场 谢谢观看 -- 第十一章　磁场 考点一　洛伦兹力的理解 【考点内化】 1．洛伦兹力与安培力的联系与区别。 项目 洛伦兹力F洛 安培力F安 联系 方向：利用“左手定则”判定 安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释；二者是相同性质的力，都是磁场力 区别 对象 运动电荷 通电导线 大小 (1)v∥B，F洛＝0。 (2)v⊥B，F洛＝qvB。 (3)v与B夹角为θ时，F洛＝qvB sin θ (1)I∥B，F安＝0。 (2)I⊥B，F安＝BIL。 (3)I与B夹角为θ时，F安＝BIL sin θ 方向 特点 (1)利用左手定则，注意区分正、负电荷。 (2)F洛⊥B，F洛⊥v。 即F洛垂直于B、v决定的平面(注意B和v可以有任意夹角) F安⊥B，F安⊥I；即F安垂直于B、I决定的平面(注意B和I可以有任意夹角) 做功 F洛不做功 F安可以做功 2．洛伦兹力与电场力的比较。 比较项 洛伦兹力F洛 电场力F电 产生条件 v≠0且v不与B平行 电荷处在电场中 大小 F洛＝qvB(v⊥B) F电＝qE 若F洛＝0，则B不一定为0 若F电＝0，则E一定为0 力与场的方向的关系 F洛⊥B，F洛⊥v F电与E共线 做功情况 任何情况下都不做功 可能做功，也可能不做功 在匀强场中的典型运动 变加速运动，如匀速圆周运动 匀变速运动，如类平抛运动、匀变速直线运动 【考点过关】 请判断有关磁场力、洛伦兹力的表述正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (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)根据公式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。(　　) 解析：(1)v∥B，F洛＝0，故错误。 (2)F洛垂直于B、v决定的平面，则F洛一定与v垂直，故错误。 (3)根据T＝＝，周期T与v无关，故错误。 (4)根据r＝，r与比荷有关，故正确。 【考教衔接】 　(多选)(教材改编)如图所示，用洛伦兹力演示仪研究带电粒子在匀强磁场中的运动，以虚线表示电极K释放出来的电子束的径迹。不加磁场，电子经加速后沿直线运动，如图甲所示；加磁场后电子束的径迹如图乙所示；再调节演示仪可得到图丙所示的电子束径迹。下列说法正确的是(　　) 　　 甲 乙 丙 A．施加的磁场方向为垂直纸面向里 B．图乙与图丙中电子运动一周的时间一定不相等 C．在图乙基础上仅提高电子的加速电压，可得到图丙所示电子束径迹 D．在图乙基础上仅增大磁感应强度，可得到图丙所示电子束径迹 解析：电子受洛伦兹力做顺时针方向的匀速圆周运动，根据左手定则可知施加的磁场方向为垂直纸面向里，故A正确；若题图丙中的径迹仅仅是由于减小加速电压U才使得电子的轨迹半径减小，根据T＝，题图乙与题图丙中的电子运动一周的时间是相等的，故B错误；由R＝知，在题图乙基础上仅提高电子的加速电压，电子速度增大，电子的轨迹半径增大，不能得到题图丙所示电子束径迹；在题图乙基础上仅增大磁感应强度，电子的轨迹半径减小，可得到题图丙所示电子束径迹，故C错误，D正确。故选AD。 【练习1】　(单选)正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是(　　) A．磁场方向垂直于纸面向里 B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大 C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D．轨迹3对应的粒子是正电子 解析：根据题图可知，1和3粒子的转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直于纸面向里，故A正确，D错误；电子在云室中运动，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，故B错误；带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知qvB＝m，解得粒子运动的半径为r＝，根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，故C错误。故选A。 【练习2】　(单选)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粒子的动能之比为(　　) A． B． C． D． 解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m，动能为Ek＝mv2，联立可得Ek＝，由题意知α粒子和β粒子所带电荷量之比为2∶1，故α粒子和β粒子的动能之比为＝。故选D。 【练习3】　(单选)(2022广东卷)如图所示，一个立方体空间被对角平面MNPQ划分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的匀强磁场。一质子以某一速度从立方体左侧垂直yOz平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中可能正确的是(　　) A　　　　B　　　　　C　　　　D 解析：由题意知当质子射出后先在MN左侧运动，刚射出时根据左手定则可知在MN左侧受到y轴正方向的洛伦兹力，即在MN左侧会向y轴正方向偏移，做匀速圆周运动，y轴坐标增大；在MN右侧根据左手定则可知洛伦兹力反向，质子在y轴正方向上做减速运动，故A正确，B错误；根据左手定则可知质子在整个运动过程中都只受到平行于xOy平面的洛伦兹力作用，在z轴方向上没有运动，z轴坐标不变，故CD错误。故选A。 考点二　洛伦兹力的应用 【考点内化】 回旋加速器、速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、电磁流量计和霍尔元件的原理和分析。 装置 原理图 规律 回旋加速器 (1)不计电场中运动时间；交变电流的周期等于粒子做圆周运动的周期，即T交流＝T圆周＝。 (2)①粒子获得的最大动能Ekm：由RD＝⇒Ekm＝mvm2＝。 ②提高Ekm的有效措施：增大B、增大RD。 (3)加速次数n：Ekm＝nqU⇒n＝ 磁流 体发 电机 等离子束进入场区，由于洛伦兹力的作用，分别向A、B两块板偏转，在板间形成电场。 (1)根据qvB＝q，得板间最大电势差U＝Bdv。 (2)若磁流体发电机内阻为r，则流经R的电流I＝ 电磁 流量 计　 原理：与磁流体发电机相同 (1)测导电液体的流速v 根据qvB＝q，得v＝。 (2)流量Q：单位时间通过横截面的流体体积Q＝＝＝Sv＝·＝ 霍尔 元件 甲 乙 原理：与磁流体发电机相同 (1)甲图中，自由电荷(正电荷)打在上表面，上表面电势更高；乙图中，自由电荷(电子)打在上表面，下表面电势更高。 (2)霍尔电压计算：U与I的关系式 ⇒U＝＝k(其中k＝称为霍尔系数) 速度 选择 器　 电场＋磁场 (1)带电粒子能够沿直线匀速通过选择器，根据qvB＝qE，即v＝。 (2)能否匀速直线穿过，与电荷质量m、q的电性和q的大小无关。 (3)能否匀速直线穿过，与v的入射方向有关 质谱仪 电场＋磁场 (1)加速电场qU＝mv2。 (2)偏转磁场qvB＝m。则比荷＝ 【考点过关】 (单选)(2023广东卷)某小型医用回旋加速器，最大回旋半径为0.5 m，磁感应强度大小为1.12 T，质子加速后获得的最大动能为1.5×107 eV。根据给出的数据，可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为(忽略相对论效应，1 eV＝1.6×10-19 J)(　　) A．3.6×106 m/s　　　　 B．1.2×107 m/s C．5.4×107 m/s D．2.4×108 m/s 解析：根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝m，质子加速后获得的最大动能为Ek＝mv2，解得最大速率为v≈5.4×107 m/s。故选C。 【考教衔接】 　(单选)(教材改编)某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极，匀强磁场方向竖直向下。污水(含有大量的正、负离子)充满管口从左向右流经该测量管时，a、c两端的电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)。则(　　) A．a侧电势比c侧电势低 B．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大 C．污水流量Q与U成正比，与L、D无关 D．匀强磁场的磁感应强度B＝ 解析：污水中正、负离子从左向右移动，受到洛伦兹力，根据左手定则，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，所以a侧电势比c侧电势高，故A错误；最终正、负离子会在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，有qE＝qvB，即＝vB，则污水流量Q＝＝·＝，可知Q与U、D成正比，与L无关，显示仪器的示数与离子浓度无关，匀强磁场的磁感应强度B＝，故D正确，BC错误。故选D。 【练习4】　回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中。如图甲所示为回旋加速器的工作原理示意图，D1盒中心A处有离子源，它不断发出质子。加在狭缝间的交流电压如图乙所示，电压值的大小为U0、周期为T。已知质子电荷量为q，质量为m，D形盒的半径为R。设狭缝很窄，粒子通过狭缝的时间可以忽略不计。设质子从离子源发出时的初速度为零，不计质子重力。求： 　甲　　　　　　　　乙　　 (1)匀强磁场的磁感应强度B。 (2)质子在回旋加速器中获得的最大动能及加速次数。 (3)质子在回旋加速器中运动的时间(假设质子经加速后在磁场中又转过半周后射出)。 解答：(1)质子在D形盒内做圆周运动，轨道半径达到D形盒半径R时被射出，此时具有最大动能。设此时的速度大小为vm，由牛顿第二定律得qvmB＝m，交流电源的周期T与质子在磁场中运动的周期相同，有T＝，联立解得B＝。 (2)质子的最大动能为Ekm＝mvm2＝， 质子每加速一次获得的能量为E0＝qU0， 加速次数为n＝，联立解得n＝。 (3)质子通过狭缝的时间忽略不计，则质子在回旋加速器中运动的时间为t＝n＝。 $