2027届高三物理一轮复习课件第11章 第2讲 磁场对运动电荷的作用

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考点二　带电粒子在匀强磁场中的运动
目 录 索 引
1.洛伦兹力:磁场对　　　　　　　的作用力叫洛伦兹力。2.洛伦兹力的方向(1)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的　　　　。 B、v方向可成任意夹角 (2)判定方法:　　　　定则。 注意区分正、负电荷3.洛伦兹力的大小(1)v∥B时,洛伦兹力F=　　。(θ=0°或180°) (2)v⊥B时,洛伦兹力F=　 　。(θ=90°) (3)v与B的夹角为θ时,F=　　　　　。
考向一　洛伦兹力的理解与应用1.洛伦兹力的理解(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)当电荷运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也随之变化。(3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。(4)洛伦兹力永不做功。
2.洛伦兹力与静电力的比较
典题1 (2023海南卷)如图所示,带正电的小球竖直向下射入垂直于纸面向里的匀强磁场,下列关于小球运动和受力说法正确的是(　　)A.小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右B.小球运动过程中速度不变C.小球运动过程中加速度保持不变D.小球受到的洛伦兹力对小球做正功
解析 小球带正电,由左手定则可知刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右,A正确;小球受洛伦兹力和重力的作用,做曲线运动,速度方向时刻变化, B错误;重力方向始终竖直向下,洛伦兹力方向始终与速度方向垂直,速度方向时刻变化,则合力方向时刻变化,由牛顿第二定律知加速度方向时刻变化, C错误;洛伦兹力始终与小球的速度方向垂直,故洛伦兹力对小球不做功,D错误。
考向二　洛伦兹力作用下带电体的运动带电体在磁场中做变速直线运动时,速度大小的改变会直接导致洛伦兹力大小发生变化。洛伦兹力的变化会进一步影响带电体与接触面间的弹力,若接触面粗糙,弹力的改变会连带引发摩擦力的变化。摩擦力作为影响运动状态的外力,其变化会使带电体的加速度随之改变。
典题2 [一题多变](多选)如图所示,粗糙木板MN竖直固定在方向垂直于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(　 　)
1.在匀强磁场中,当带电粒子沿平行于磁场方向运动时,粒子做                     运动。
2.圆心的确定(1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时,可通过入射点和出射点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。(如图甲所示)(2)已知入射方向和入射点、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道的圆心。(如图乙所示)
典题4 (2025北京卷)北京谱仪是北京正负电子对撞机的一部分,它可以利用带电粒子在磁场中的运动测量粒子的质量、动量等物理量。考虑带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中的运动,且不计粒子间相互作用。(1)一个电荷量为q0的粒子的速度方向与磁场方向垂直,推导出粒子的运动周期T与质量m的关系。(2)两个粒子质量相等、电荷量均为q,粒子1的速度方向与磁场方向垂直,粒子2的速度方向与磁场方向平行,在相同的时间内,粒子1在半径为R的圆周上转过的圆心角为θ,粒子2运动的距离为d,求:a.粒子1与粒子2的速度大小之比v1∶v2;b.粒子2的动量大小p2。