第11章 2.第2节 磁场对运动电荷(带电体)的作用（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习练案

该高中物理高考复习课件聚焦“磁场对运动电荷的作用”专题，覆盖洛伦兹力、带电体在磁场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动等核心考点，对接高考评价体系，通过考点标注（如T1-T8）明确高频考查内容，归纳选择、计算等常考题型，体现高考备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“真题精讲+模型建构+思维训练”，以2025全国卷第18题为例，通过分析电子在磁场中运动的轨迹半径与圆心角关系，突破运动时间计算，培养科学思维中的科学推理素养。设易错点分析（如洛伦兹力不做功）和一题多解模块，帮助学生掌握解题技巧，教师可据此精准指导复习，提升学生高考冲刺能力。

第2节　磁场对运动电荷(带电体)的作用 返回目录  洛伦兹力T1　     洛伦兹力作用下带电体的运动T2、8　     带电粒子在匀强磁场中的 运动T3、4、5、6、7 返回目录 1.★★(2023海南,2,3分)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的说法正确的是 ( )   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.小球运动过程中的加速度保持不变 D.小球受到的洛伦兹力对小球做正功 　    A　     高考真题 返回目录 解析　带正电的小球刚进入磁场时速度方向竖直向下,由左手定则可知,小球刚进入磁 场时受到的洛伦兹力水平向右,A正确。小球运动过程中受重力和洛伦兹力作用,重力 不变,洛伦兹力时刻变化,则小球所受合力不为零且时刻变化,所以小球速度大小和方向 均在变化,B、C错误。洛伦兹力始终与小球速度方向垂直,永不做功,D错误。 返回目录 2.★★(2023北京,13,3分)如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强 磁场中,固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道,其轴线与磁场垂直。管道 横截面半径为a,长度为l(l≫a)。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道,粒子在 磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上,与管壁发生弹性碰撞,多次碰撞后从另一 端射出。单位时间进入管道的粒子数为n,粒子电荷量为+q,不计粒子的重力、粒子间 的相互作用。下列说法不正确的是 ( ) 　    C　     A.粒子在磁场中运动的圆弧半径为a B.粒子质量为  C.管道内的等效电流为nqπa2v D.粒子束对管道的平均作用力大小为Bnql 返回目录 解析　由于粒子沿轴线进入管道,垂直打到管壁上,可知轨道半径r=a,A正确;根据qvB=  ,可得m= ,B正确;根据电流的定义式I= 可知,管道内的等效电流I=nq,C错误;粒 子束对管道的平均作用力可等效为安培力大小,则F=BIl=Bnql【另解:每个粒子转动半 圈与管道碰撞一次,又因l≫a,所以单个粒子运动全程与管道内壁碰撞次数N=  ,即管 道内壁有N个碰撞位置,可认为每个碰撞位置上在t'时间内有nt'个粒子与该碰撞位置发 生碰撞,由动量定理可得Ft'=nt'·N·mΔv,解得F=nNm×2v=Bnql】,D正确。 返回目录 3.★★★(2025全国,18,6分)如图,正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场,电子在 纸面内从顶点a以速度v0射入磁场,速度方向垂直于ab。磁感应强度的大小不同时,电子 可分别从ab边的中点、b点和c点射出,在磁场中运动的时间分别为t1、t2和t3,则  ( )   A.t1<t2=t3　　　    B.t1<t2<t3 C.t1=t2>t3　　　    D.t1>t2>t3     A　          返回目录 解析　电子在磁场中只受到洛伦兹力的作用,在匀强磁场中电子以初始速率做匀速圆 周运动,图中反映的三种运动轨迹是初始速度相同但磁感应强度不同时的情况,因此三 种情况下电子运动的速率都一样,在磁场中运动的时间只取决于电子在磁场中的轨迹 长度。设正方形边长为l,由题图知三种情况下电子在磁场中的轨迹分别为半径为 的 半圆、半径为 的半圆和半径为l的 圆,轨迹长度s1、s2、s3满足s1<s2=s3,因此三种情况 下电子在磁场中的运动时间的关系为t1<t2=t3,A正确。 返回目录 一题多解 由qv0B= 得r= ,T= ,运动时间t= ·T,θ为轨迹对应圆心角,半径关系为4r1=2r2=r3, 则有B1=2B2=4B3,故4T1=2T2=T3,t1= ,t2= ,t3= ,A正确。 返回目录 4.★★★(2025重庆,14,12分)研究小组设计了一种通过观察粒子在荧光屏上打出的亮 点位置来测量粒子速度大小的装置,如图所示,水平放置的荧光屏上方有磁感应强度大 小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。O、N、M均为荧光屏上的点,且在纸面内 的同一直线上。发射管K(不计长度)位于O点正上方,仅可沿管的方向发射粒子,一端发 射带正电粒子,另一端发射带负电粒子,同时发射的正、负粒子速度大小相等,方向相 反,比荷均为 。已知OK=3h,OM=3 h,不计粒子所受重力及粒子间相互作用。 (1)若K平行OM发射的粒子在O点产生光点,求粒子的速度大小。 (2)若K从平行OM逆时针旋转60°,其两端同时发射的正、负粒子恰都能在N点产生光 点,求粒子的速度大小。 返回目录 (3)要使(2)问中发射的带正电粒子恰好在M点产生光点,可在粒子发射t时间后关闭磁 场,忽略磁场变化的影响,求t。   返回目录 答案 (1)     (2)     (3)  返回目录 解析    (1)粒子以KO为直径做匀速圆周运动,r=  洛伦兹力提供粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律有qvB=m  即r=  联立解得v= 。 (2)依题意,正、负粒子的轨迹正好构成一个完整的圆,且OM在N点与圆相切,如图甲所 示 返回目录   甲 由于K逆时针旋转60°,根据几何关系可知θ=30° 设粒子做匀速圆周运动的半径为r1,满足r1sin θ+r1=3h 解得r1=2h 又r1=  解得v1= 。 返回目录 (3)关闭磁场后粒子沿圆弧切线方向做匀速直线运动到M点,从M点作带正电粒子圆弧 轨迹的切线,切点为P,如图乙所示   乙 由几何关系可知, △O'NM≌△O'PM, ∠NO'M=∠PO'M=60° 故α=120° 返回目录 所以粒子从K到P经历的时间t= T 周期T= =  解得t= 。 返回目录 5.★★(2025届江西九江三模)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、 (+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入匀强磁场,磁场 方向垂直于纸面向外,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像,可能正确的是  ( )         　    A　     高考模拟 返回目录 解析　带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有qvB=m ,则r= , 根据上式可知带电荷量和质量为(+q,m)、(+3q,3m)的粒子轨迹半径相同,且二者的轨迹 半径与带电荷量和质量为(-q,m)的粒子相等,运动方向相反,粒子带电荷量和质量为(+q, 2m)的轨迹半径最大,A正确。 返回目录 6.★★(2026届江苏苏州期末)云室可以显示带电粒子的运动径迹。图为一张云室中拍 摄的照片,云室中加了垂直于纸面向外的匀强磁场,a、b、c、d是从O点沿相同方向发 出的一些带电荷量相等的正、负电子的径迹。下列说法正确的是 ( ) A.c、d都是正电子的径迹 B.b径迹对应的粒子动能最大 C.a径迹对应的粒子德布罗意波长最小 　    B　     D.d径迹对应的粒子运动时间最短 返回目录 解析　由题图可知,c、d径迹向右弯曲,说明粒子受到向右的洛伦兹力,而磁场垂直纸面 向外,利用左手定则判断,可知c、d都是负电子的径迹,A错误;粒子在云室中做匀速圆周 运动,由洛伦兹力提供向心力有qvB=m ,解得r= ,从题图可以看出b径迹对应的粒子 半径最大,所以b径迹对应的粒子速度最大,动能最大,B正确;因为b径迹对应的粒子速度 最大,由动量的定义式p=mv可知b径迹对应的粒子动量也最大,根据德布罗意波长λ=  可知动量越大,德布罗意波长越小,所以b径迹对应粒子的德布罗意波长最小,C错误;粒 子在磁场中运动的周期T= ,则粒子在磁场中运动的时间t= T= ,所以粒子在磁 场中运动的时间与粒子的速度无关,只与转过的圆心角有关,转过的圆心角越大,运动时 间越长,从题图中可以看出d径迹对应的圆心角最大,所以d径迹对应的粒子运动时间最 长,D错误。 返回目录 7.★★★(2026届贵州遵义期末)如图(a)所示,将洛伦兹力演示仪放在水平桌面上。励磁 线圈中通入电流可使玻璃泡内充满匀强磁场,磁感应强度大小与励磁线圈中的电流成 正比,电子枪水平向左发射速率恒为v的电子束。如图(b)所示,球形玻璃泡的球心为O, 半径为R,电子枪在O点正下方0.75R处,当励磁线圈中电流为I1时,电子恰好打在玻璃泡 上与圆心等高的A点,如图(b)中轨迹1;当励磁线圈中电流为I2时,电子以O为圆心做匀速 圆周运动,如图(b)中轨迹2,不计电子之间的相互作用,则 ( ) 　    D　     A.两种情况下电子的运动周期相同 B.电流为I1时,电子的轨迹半径为1.1R C.I1与I2的大小之比为9∶16 D.I1与I2的大小之比为18∶25 返回目录 解析　根据题意可知B=kI,电子运动的周期T= = ,两种情况下励磁线圈电流不 同,则电子的运动周期不相同,A错误;电流为I1时,对应的轨迹1的半径为r1,由几何关系可 知 =R2+(r1-0.75R)2,解得电子的轨迹半径为r1= R,B错误;根据qvB=m 、B=kI可得I=  ∝ ,I1与I2的大小之比为 = = = ,C错误,D正确。 返回目录 8.★★★(多选)(2025届吉林四模)如图甲,水平粗糙绝缘地面上方有方向垂直纸面向里 的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一个质量为m、带电荷量为+q的物块沿水平地面以 速度v0从左侧垂直进入磁场,物块进入磁场后始终未离开地面,其动能与时间的Ek-t关系 图像如图乙所示,z点为曲线切线斜率绝对值最大的位置。已知重力加速度为g,下列说 法正确的是 ( ) A.物块所受摩擦力逐渐增大 　    AD　     B.物块所受摩擦力逐渐减小 C.图乙中z点对应的速度大小为  D.图乙中z点对应的速度大小为  返回目录 解析　对物块受力分析可知,物块所受摩擦力大小为f=μ(mg-qvB),随着物块速度减小, 摩擦力增大,A正确,B错误;曲线切线斜率绝对值为k= = · =Fv,物块所受合力 大小为F=f=μ(mg-qvB),解得k= (mg-qvB)qvB,当mg-qvB=qvB时,k有最大值【点拨:利用 均值不等式求极值,对于大于零的两个变量a、b,若其和为定值,则a=b时其乘积有最大 值】,解得v= ,C错误,D正确。 返回目录  运用微元法+动量定理解决带电粒子受阻力运动问题 (多选)(2025届湖南名校联盟联考三)如图所示为电子在威尔逊云室的运动轨迹,云室处 于一磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,一电子以初速度v0垂直 于磁场进入云室内,运动过程中受到气体的阻力大小f=kv,k为常数,v为其速率,电子从刚 进入磁场到第一次速度方向与初速度方向相同时,速度大小变为v1,电子电荷量为e,质 量为m。关于电子的运动,下列说法正确的是 ( ) 　    AC　     创新风向·挑战思维 返回目录 A.电子的轨迹由a→b B.进入磁场时电子的加速度a=  C.电子从刚进入磁场到第一次速度方向与初速度方向相同的过程所花的时间t=  D.电子从刚进入磁场到第一次速度方向与初速度方向相同时,其运动轨迹的长度s=km (v0-v1) 返回目录 解题导引       返回目录 解析　电子受洛伦兹力和阻力作用,这两个力互相垂直,根据力的作用的独立性可知,洛 伦兹力提供向心力,阻力使电子的速度减小,以电子某一小段运动轨迹为研究对象,电子 做圆周运动的半径满足evB= ,解得R= ,故随着v减小,R也减小,A正确;进入磁场时, 电子受阻力和洛伦兹力共同作用,由牛顿第二定律可得F合=ma,即有 =ma, 解得a= ,B错误;根据R= 可得ω= = ,即电子运动的角速度不变,电 子速度与初速度方向相同时,经历了一个周期,则有t=T= = ,C正确;根据动量定理, 在沿切线方向有∑(-kv·Δt)=m(v1-v0),解得s=􀰑v·Δt= ,D错误。 返回目录 $