1、NO.1备考基础要打牢 NO.2基本考点要研透 NO.3课时跟踪检测 教材回顾（二）磁场对运动电荷的作用备考基础要打牢 NO.1 一、洛伦兹力1定义：磁场对的作用力。2大小(1)vB时，F。(2)vB时，F。(3)v与B夹角为时，F。运动电荷0qvBqvBsin 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：FB，Fv。即F垂直于决定的平面。(B和v的方向可以有任意夹角)说明 由于洛伦兹力始终与速度方向垂直，故洛伦兹力永不做功。B、v小题速验(判断正误)1带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用。()2洛伦兹力的方向在特殊情况下可能
2、与带电粒子的速度方向不垂直。()3洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力。()4粒子在只受到洛伦兹力作用时动能不变。()5带电粒子只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同。()答案：1.2.3.4.5.二、带电粒子在匀强磁场中的运动1运动性质(1)vB：运动。(2)vB：运动(重点)。(3)v与B成角：螺旋线运动(了解)。匀速直线匀速圆周2匀速圆周运动带电粒子垂直进入匀强磁场时，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。(1)向心力公式：qvB_。(2)轨道半径公式：R_。(3)周期公式：T_。注意：由周期公式可以看出，不同粒子在同一磁场中运动的周期与粒子的运动速率v以及轨道半径R均无关，只由粒子的
3、比荷qm 决定。mv2RmvqB2mqB小题速验两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的()A轨道半径减小，角速度增大 B轨道半径减小，角速度减小C轨道半径增大，角速度增大D轨道半径增大，角速度减小答案：D三、带电粒子在磁场中运动的应用实例装置原理图规律质谱仪粒子由静止被加速电场加速，qU12mv2粒子在磁场中做匀速圆周运动，qvBmv2r 由以上两式可得 r1B2mUq，mqr2B22U，qm 2UB2r2装置原理图规律回旋加速器交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经
4、磁场回旋，由qvB mv2r，得Ekmq2B2r22m，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关装置原理图规律速度选择器若 qv0BEq，即 v0EB，粒子做匀速直线运动磁流体发电机等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两极板带正、负电，两极电压为U 时稳定，qUdqv0B，Uv0Bd装置原理图规律电磁流量计UDqqvB，所以v UDB，所以QvSDU4B霍尔元件当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差小题速验(2016全国卷)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场
5、加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为()A11 B12C121 D144解析：带电粒子在加速电场中运动时，有 qU12mv2，在磁场中偏转时，其半径 rmvqB，由以上两式整理得：r1B2mUq。由于质子与一价正离子的电荷量相同，B1B2112，当半径相等时，解得：m2m1144。答案：D 基本考点要研透 NO.2 考点一 洛伦兹力的方向判断及大小计算1考查洛伦兹力的方向判断如图，a是竖直平面P上的一点。P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝
6、向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向(2015海南高考)()A向上 B向下C向左D向右解析：条形磁铁的磁感线方向在 a 点为垂直 P 向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，所以根据左手定则，可得电子受到的洛伦兹力方向向上。答案：A 面上。物块 A 带正电，物块 B 不带电且表面绝缘。在 t0 时刻，水平恒力 F 作用在物块 B 上，水平恒力 F 作用在物块B 上，物块 A、B 由静止开始做加速度相同的运动。在物块 A、B 一起运动的过程中，图乙反映的可能是()A物块 A 所受洛伦兹力大小
7、随时间 t 变化的关系B物块 A 对物块 B 的摩擦力大小随时间 t 变化的关系C物块 A 对物块 B 的压力大小随时间 t 变化的关系D物块 B 对地面压力大小随时间 t 变化的关系2考查洛伦兹力的大小多选 如图甲所示，某空间存在着足够大的匀强磁场，磁场沿水平方向。磁场中有 A、B 两个物块叠放在一起，置于光滑水平解析：物体由静止做匀加速运动，速度 vat；故洛伦兹力：FqvBqBat，洛伦兹力大小随时间 t 变化的应过原点，故选项 A 错误；物块 A 对物块 B 的摩擦力大小 fmAa，所以 f 随时间 t 的变化保持不变，故选项 B 错误；A 受的支持力：NmAgqvBmAgqBat，故
8、选项 C 正确；B 受地面的支持力：N(mAmB)gqBat，故选项 D 正确。答案：CD 通关锦囊洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力产生条件v0且v不与B平行电荷处在电场中大小FqvB(vB)FqE力方向与场方向的关系一定是FB，Fv，与电荷电性无关正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功考点二 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动题点一 半径公式和周期公式的理解及应用1考查半径公式与周期公式的应用多选有两个匀强磁场区域和，中的磁感应强度是中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与中运动的电子相比，中的电子(2
9、015全国卷)()A运动轨迹的半径是中的k倍B加速度的大小是中的k倍C做圆周运动的周期是中的k倍D做圆周运动的角速度与中的相等解析：两速率相同的电子在两匀强磁场中做匀速圆周运动，且磁场磁感应强度 B1 是磁场磁感应强度 B2 的 k 倍。由 qvBmv2r 得 rmvqB1B，即中电子运动轨迹的半径是中的 k 倍，选项 A 正确；由 F 合ma 得 aF合m qvBm B，所以a2a11k，选项 B 错误；由 T2rv 得 Tr，所以T2T1k，选项 C 正确；由 2T 得21T1T21k，选项 D 错误。答案：AC2考查洛伦兹力演示仪多选用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹。图甲是
10、洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图。励磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。图乙中电子经电子枪中的加速电场加速后水平向左垂直磁感线方向射入磁场。下列关于实验现象和分析正确的是()A要使电子形成如图乙中的运动径迹，励磁线圈应通以顺时针方向的电流B仅升高电子枪加速电场的电压，运动径迹的半径变大C仅增大励磁线圈中的电流，运动径迹的半径变大D仅升高电子枪加速电场的电压，电子做圆周运动的周期将变大解析：励磁线圈通以顺时针方向的电流，根据右手螺旋定则可得，产生的磁场垂直纸面向里，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力正好指向运动径迹圆心，故A正确；根据公式rmv
11、Bq可得，当升高电子枪加速电场的电压时，电子的速度增大，所以运动半径增大，B正确；若仅增大励磁线圈中的电流，则磁感应强度增大，根据公式rmvBq可得运动半径减小，C错误；根据公式T2mBq 可得，电子做匀速圆周运动的周期和速度大小无关，D错误。答案：AB 通关锦囊解决匀强磁场中匀速圆周运动问题的“三个确定”1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
12、弧轨道的圆心(如图乙所示)。通关锦囊2半径的确定利用平面几何关系，求出该圆的可能半径(或圆心角)，求解时注意以下几个重要的几何特点：(1)粒子速度的偏向角()等于圆心角()，并等于 AB 弦与切线的夹角(弦切角)的 2 倍(如图)，即 2t。(2)直角三角形的应用(勾股定理)。找到 AB 的中点 C，连接 OC，则AOC、BOC 都是直角三角形。通关锦囊3运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间可由下式表示：t 360T或t 2T，tlv(l为弧长)。题点二 带电粒子在磁场中的运动1考查运动时间的比较如图所示，三个速度大小不同的同种带电粒子(
13、重力不计)，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90、60、30，则它们在磁场中运动的时间之比为()A111 B123C321 D1 2 3解析：粒子在磁场中运动的周期的公式为 T2mqB，所以粒子在磁场中的周期相同，由粒子的运动的轨迹可知，三种速度的粒子的偏转角分别为 90、60、30，所以偏转角为 90的粒子的运动的时间为14T，偏转角为 60的粒子的运动的时间为16T，偏转角为 30的粒子的运动的时间为 112T，所以有14T16T 112T321。答案：C 2.考查运动速度的大小如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab
14、是圆的直径。一带电粒子从a点射入磁场，速度大小为v、方向与ab成30角时，恰好从b点飞出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t；若同一带电粒子从a点沿ab方向射入磁场，也经时间t飞出磁场，则其速度大小为(2018包头一模)()A.12vB.23vC.32 vD.32v解析：设圆形区域的半径为 R。带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有：qvBmv2r，得 rmvqB，rv。当粒子从 b 点飞出磁场时，入射速度与出射速度与 ab 的夹角相等，所以速度的偏转角为 60，轨迹对应的圆心角为 60。根据几何知识得知：轨迹半径为 r12R；当粒子从 a 点沿 ab 方向射入磁场时，经过
15、磁场的时间也是 t，说明轨迹对应的圆心角与第一种情况相等，也是 60。根据几何知识得，粒子的轨迹半径为 r2 3R。则由得：vv r2r1 32，则得，v 32 v。答案：C 通关锦囊带电粒子在磁场中做匀速圆周运动问题的分析方法考点三 洛伦兹力的应用实例1考查速度选择器多选如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为 B)和匀强电场(电场强度为 E)组成的速度选择器，然后粒子通过平板 S 上的狭缝 P 进入另一匀强磁场(磁感应强度为 B)，最终打在 A1A2 上，下列表述正确的是()A粒子带负电B所有打在 A1A2 上的粒子，在磁感应强度为 B的磁场中的运动
16、时间都相同C能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于EBD粒子打在 A1A2 的位置越靠近 P，粒子的比荷qm越大解析：根据粒子在磁感应强度为B的磁场中的运动轨迹，可判断粒子带正电，A错误；带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动，则电场力与洛伦兹力等大反向，EqBqv，可得vEB，C正确；由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力，可得r mvBq，则 qm vBr，打在A1A2的位置越靠近P，r越小，粒子的比荷越大，D正确；所有打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B的磁场中都只运动半个周期，周期T 2mBq，比荷不同，打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B的磁场中的运动时间不同，B错误。答案：CD 2考查回
17、旋加速器多选劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。置于高真空中的 D 形金属盒的半径为 R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为 f，加速电压为 U。若 A 处粒子源产生的质子质量为 m、电荷量为q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度不可能超过 2RfB质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压 U 成正比C质子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为21D不改变磁感应强度 B 和交流电频率 f，经该回旋加速器加速的不同带电
18、粒子的最大动能不变解析：质子被加速后的最大速度受到 D 形盒半径 R 的制约，vm2RT 2Rf，A 正确；质子离开回旋加速器的最大动能 Ekm12mv212m42R2f22m2R2f2，与加速电压 U 无关，B 错误；根据 RmvBq，Uq12mv12，2Uq12mv22，得质子第 2 次和第 1次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 21，C 正确；因回旋加速器的最大动能 Ekm2m2R2f2，与 m、R、f 均有关，D 错误。答案：AC 3考查霍尔元件多选利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度 B 垂直于霍尔元件的工作面向
19、下，通入图示方向的电流 I，C、D 两侧面会形成电势差 UCD，下列说法中正确的是()A电势差 UCD 仅与材料有关B若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差 UCD0C仅增大磁感应强度时，电势差 UCD 变大D在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平解析：电势差UCD与磁感应强度B、材料有关，选项A错误；若霍尔元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子向C侧面偏转，则电势差UCD0，选项B正确；仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大，选项C正确；在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直且东西放置，选项D错误。答案：BC “课时跟踪检测”见“夯基保分练（二）”(单击进入电子文档)谢观看THANK YOU FOR WATCHING谢
