1、,考點一洛倫茲力的特點及應用,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,考點三帶電粒子在磁場中運動的實際應用,考 點,高三物理一輪復習,第2節(jié)磁場對運動電荷的作用,第八章磁 場,1(洛倫茲力的理解)(多選)以下說法正確的是() A電荷處于電場中一定受到靜電力 B運動電荷在磁場中一定受到洛倫茲力 C洛倫茲力對運動電荷一定不做功 D洛倫茲力可以改變運動電荷的速度方向和速度大小,電荷處在靜電場中一定受到靜電力作用，A正確；當運動電荷速度方向與磁場平行時不受洛倫茲力，B錯誤；洛倫茲力與電荷運動速度時刻垂直不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大小，C正確、D錯誤,解析,答案,基礎自測,AC,2(洛倫茲力的大小

2、計算與方向判定)如圖所示，勻強磁場的磁感應強度均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向,甲：因vB，所以FqvB，方向與v垂直斜向上 丙：由于v與B平行，所以電荷不受洛倫茲力，F(xiàn)0 ?。簐與B垂直，F(xiàn)qvB，方向與v垂直斜向上,基礎自測,答案,圖片顯/隱,3.(洛倫茲力的應用)(2014高考新課標卷)如圖， MN為鋁質薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于 圖平面的勻強磁場(未畫出)一帶電粒子從緊貼 鋁板上表面的P點垂直于鋁板向上射出，從Q點穿 越鋁板后到達PQ的中點O，已知粒子穿越鋁板 時，其動能損失一半，速度方向和電荷量不變， 不

3、計重力鋁板上方和下方的磁感應強度大小之 比為 (),基礎自測,解析,答案,圖片顯/隱,D,4(回旋加速器原理的理解)(2015韶關模擬)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其主體部分是兩個D形金屬盒兩金屬盒處在垂直于盒底的勻強磁場中，a、b分別與高頻交流電源兩極相連接，下列說法正確的是() A離子從磁場中獲得能量 B帶電粒子的運動周期是變化的 C離子由加速器的中心附近進入加速器 D增大金屬盒的半徑，粒子射出時的動能不變,離子在回旋加速器中從電場中獲得能量，帶電粒子的運動周期是不變化的，選項A、B錯誤；離子由加速器的中心附近進入加速器，增大金屬盒的半徑，粒子射出時的動能增大，選項C正確、D錯誤,基礎

4、自測,解析,答案,圖片顯/隱,C,一、洛倫茲力 1定義：_電荷在磁場中所受的力 2大小 (1)vB時，F(xiàn) _ (2)vB時，F(xiàn) _ (3)v與B夾角為時，F(xiàn) _ 3方向 (1)判定方法：應用左手定則，注意四指應指向正電荷運動方向或負電荷運動的反方向,教材梳理,運動,0,qvB,qvBsin ,(2)方向特點：FB，F(xiàn)v.即F垂直于_決定的平面(注意B和v可以有任意夾角) 由于F始終_v的方向，故洛倫茲力永不做功 二、帶電粒子在磁場中的運動 1若vB，帶電粒子以入射速度v做_運動 2若vB，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內，以入射速度v做_運動,教材梳理,B、v,垂直于,勻速直線,勻速圓周,3基本

5、公式 (1)向心力公式：qvB_ (2)軌道半徑公式：r _ ,教材梳理,三、洛倫茲力的應用實例 1回旋加速器 (1)構造：如圖所示，D1、D2是半圓形 金屬盒，D形盒的縫隙處接_電源 D形盒處于勻強磁場中,教材梳理,交流,教材梳理,相等,磁感應強度,無關,2質譜儀 (1)構造：如圖所示，由粒子源、_、_和照相底片等組成,教材梳理,加速電場,偏轉磁場,教材梳理,qvB,1洛倫茲力的特點 (1)洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場方向確定的平面 (2)當電荷運動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化 (3)運動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用 (4)左手判斷洛倫茲力方向，但一定分正、

6、負電荷 (5)洛倫茲力一定不做功 2洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別 (1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質的力，都是磁場力 (2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功,考點一洛倫茲力的特點及應用,考點闡釋,易錯警示,題組設計,答案,圖片顯/隱,考點一洛倫茲力的特點及應用,BD,易錯警示,A小球先做加速運動后做減速運動 B小球一直做勻速直線運動 C小球對桌面的壓力先減小后增大 D小球對桌面的壓力一直在增大,由右手螺旋定則可知，M處的通電導線在MO區(qū)域產生的磁場垂直于MO向里，離導線越遠磁場越弱，所以磁場由M到O逐漸減弱；N處的通電導線在ON區(qū)域產生的磁場垂直于ON向外，由O到N逐漸

7、增強，帶正電的小球由a點沿連線MN運動到b點，受到的洛倫茲力FBqv為變力，則從M到O洛倫茲力的方向向上，隨磁場的減弱而減小，從O到N洛倫茲力的方向向下，隨磁場的增強而增大，所以對桌面的壓力一直在增大，D正確，C錯誤；由于桌面光滑，洛倫茲力始終沿豎直方向，所以小球在水平方向上不受力，做勻速直線運動，B正確、A錯誤,題組設計,解析,考點一洛倫茲力的特點及應用,易錯警示,2.金屬小球質量m、帶電q，由長L的絕緣細線懸掛于如圖所示勻強磁場中的O點，然后將小球拉到60處由靜止釋放，小球沿圓弧運動到最低點時懸線上的張力恰好為0；求： (1)磁場的磁感應強度大小； (2)小球往復擺動中懸線上的最大張力,(

8、1)小球從點A由靜止釋放后在繞點O運動中必同時受到重力、線的拉力及洛倫茲力作用，由左手定則知小球從A向P運動中洛倫茲力方向必沿半徑指向圓心，且洛倫茲力對小球不做功；故小球到達P點的速度大小為,題組設計,解析,圖片顯/隱,考點一洛倫茲力的特點及應用,易錯警示,題組設計,解析,答案,考點一洛倫茲力的特點及應用,易錯警示,洛倫茲力對運動電荷(或帶電體)不做功、不改變速度的大小，但它可改變運動電荷(或帶電體)速度的方向，影響帶電體所受其他力的大小，影響帶電體的運動時間等,易錯警示,考點一洛倫茲力的特點及應用,1帶電粒子在勻強磁場中運動圓心、半徑及時間的確定方法 (1)圓心的確定 已知入射點、出射點、入

9、射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示，P為入射點，M為出射點),考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,考點闡釋,已知入射方向、入射點和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌跡的圓心(如圖乙所示，P為入射點，M為出射點) (2)半徑的確定 可利用物理學公式或幾何知識(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大小 (3)運動時間的確定,考點闡釋,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,2帶電粒子在磁場中運動的常見情形 (1)直線邊界(進出磁場具有對稱性，如圖所示),

10、考點闡釋,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示),考點闡釋,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示),考點闡釋,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,1(2013高考新課標卷)空間有一圓柱形勻強磁場區(qū)域，該區(qū)域的橫截面的半徑為R，磁場方向垂直于橫截面一質量為m、電荷量為q(q0)的粒子以速率v0沿橫截面的某直徑射入磁場，離開磁場時速度方向偏離入射方向60.不計重力，該磁場的磁感應強度大小為(),題組設計,解析,答案,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,A,(1)求離子從粒子源放出到打到熒光屏上所用的時間；,題組設計,圖片

11、顯/隱,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,(2)求離子打到熒光屏上的范圍；,題組設計,解析,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,題組設計,解析,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,題組設計,解析,答案,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,“三步”巧解帶電粒子在磁場中運動問題 (1)畫軌跡：即畫出軌跡，確定圓心，用幾何方法求半徑 (2)找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應強度、運動速度相聯(lián)系，偏轉角度與圓心角、運動時間相聯(lián)系，在磁場中運動的時間與周期相聯(lián)系 (3)用規(guī)律：即用牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式,規(guī)律總結,考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動,1質譜儀的主要特征,考點三帶電粒子在磁場

12、中運動的實際應用,考點闡釋,2回旋加速器的主要特征 (1)帶電粒子在兩D形盒中回旋周期等于兩盒狹縫之間高頻電場的變化周期，與帶電粒子的速度無關 (2)將帶電粒子在兩盒狹縫之間的運動首尾連起來是一個初速度為零的勻加速直線運動,考點闡釋,考點三帶電粒子在磁場中運動的實際應用,題組一質譜儀的分析 1.(2015四川宜賓一診)質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要儀器，它的構造原理如圖所示從粒子源S處放出的速度大小不計、質量為m、電荷量為q的正離子，經電勢差為U的加速電場加速后，垂直進入一個磁感應強度為B的勻強磁場后到達記錄它的照相底片P上試問： (1)若測得離子束流的電流為I，則在離子從S1

13、處進入磁場到達P的時間內，射到照相底片P上的離子的數(shù)目為多少？ (2)若測得離子到達P上的位置至入口處S1的距離為a，且已知q、U、B，則離子的質量m為多少？,題組設計,圖片顯/隱,考點三帶電粒子在磁場中運動的實際應用,題組設計,解析,考點三帶電粒子在磁場中運動的實際應用,題組設計,解析,考點三帶電粒子在磁場中運動的實際應用,題組設計,解析,答案,考點三帶電粒子在磁場中運動的實際應用,題組二回旋加速器的分析 2.回旋加速器是用于加速帶電粒子流，使之獲得很大動能的儀器，其核心部分是兩個D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間狹縫中形成勻強電場，使粒子每次穿過狹縫都得到加速兩盒放

14、在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q、質量為m，粒子最大回旋半徑為Rm，磁場的磁感應強度為B，其運動軌跡如圖所示，問： (1)粒子在盒內磁場中做何種運動？ (2)粒子在兩盒間狹縫內做何種運動？,題組設計,圖片顯/隱,考點三帶電粒子在磁場中運動的實際應用,(3)所加交變電壓頻率為多大？粒子運動角速度為多大？ (4)粒子離開加速器時速度為多大？,題組設計,解析,答案,考點三帶電粒子在磁場中運動的實際應用,帶電粒子在勻強磁場中的運動問題是高考命題的熱點，以下幾點是本節(jié)的主要內容 (1)帶電粒子在磁場中運動的“四點、三角” 四個點：分別是入射點、出射

15、點、軌跡圓心和入射速度直線與出射速度直線的交點 三個角：速度偏轉角、圓心角、弦切角，其中偏轉角等于圓心角，也等于弦切角的2倍,名師微點撥,(2)帶電粒子在磁場中運動的“兩個易錯點”,帶電粒子在有界磁場中的磁偏轉模型 【模型概述】 帶電粒子在有界磁場中的偏轉問題一直是高考的熱點，此類模型較為復雜，常見的磁場邊界有單直線邊界、雙直線邊界、矩形邊界和圓形邊界等因為是有界磁場，則帶電粒子運動的完整圓周往往會被破壞，可能存在最大、最小面積，最長、最短時間等問題 【模型分類】 (1)單直線邊界型：當粒子源在磁場中，且可以向紙面內各個方向以相同速率發(fā)射同種帶電粒子時以圖甲中帶負電粒子的運動為例,思維建模,規(guī)

16、律要點,思維建模,(2)雙直線邊界型：當粒子源在一條邊界上向紙面內各個方向以相同速率發(fā)射同一種粒子時，以圖乙中帶負電粒子的運動為例 規(guī)律要點 最值相切：粒子能從另一邊界射出的上、下最遠點對應的軌道分別與兩直線相切，如圖乙所示,思維建模,對稱性：過粒子源S的垂線為ab的中垂線 最值相切規(guī)律可推廣到矩形區(qū)域磁場中 (3)圓形邊界類型 圓形磁場區(qū)域規(guī)律要點 ()相交于圓心：帶電粒子沿指向圓心的方向進入磁場，則出磁場時速度矢量的反向延長線一定過圓心，即兩速度矢量相交于圓心，如圖甲所示,思維建模,()直徑最?。簬щ娏Ｗ訌闹睆降囊粋€端點射入磁場，則從該直徑的另一端點射出時，圓形磁場區(qū)域面積最小，如圖乙所示 環(huán)狀磁場區(qū)域規(guī)律要點 ()徑向出入：帶電粒子沿(逆)半徑方向射入磁場，若能返回同一邊界，則一定逆(沿)半徑方向射出磁場 ()最值相切：當帶電粒子的運動軌跡與圓相切時，粒子有最大速度vm而磁場有最小磁感應強度B，如圖丙所示,思