考點(diǎn)一洛倫茲力的特點(diǎn)及應(yīng)用考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動考點(diǎn)三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的實際應(yīng)用考點(diǎn)高三物理一輪復(fù)習(xí)第2節(jié)磁場對運(yùn)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(yùn)動電荷在磁場中一定受到洛倫茲力C．洛倫茲力對運(yùn)動電荷一定不做功D．洛倫茲力可以改變運(yùn)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(dāng)運(yùn)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(yùn)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(chǔ)自測AC2．(洛倫茲力的大小計算與方向判定)如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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v⊥B，所以F＝qvB，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(chǔ)自測答案圖片顯/隱3.(洛倫茲力的應(yīng)用)(2014·高考新課標(biāo)Ⅰ卷)如圖，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場(未畫出)．一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出，從Q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)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，不計重力．鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為 (

)基礎(chǔ)自測解析答案圖片顯/隱D4．(回旋加速器原理的理解)(2015·韶關(guān)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(qiáng)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(yùn)動周期是變化的C．離子由加速器的中心附近進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(chǔ)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)v∥B時，F(xiàn)＝__．(2)v⊥B時，F(xiàn)＝_____．(3)v與B夾角為θ時，F(xiàn)＝__________．3．方向(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向．教材梳理運(yùn)動0qvBqvBsinθ(2)方向特點(diǎn)：F⊥B，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(yùn)動1．若v∥B，帶電粒子以入射速度v做_________運(yùn)動．2．若v⊥B，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做_________運(yùn)動．教材梳理B、v垂直于勻速直線勻速圓周3．基本公式(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(yīng)用實例1．回旋加速器(1)構(gòu)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(qiáng)磁場中．教材梳理交流教材梳理相等磁感應(yīng)強(qiáng)度無關(guān)2．質(zhì)譜儀(1)構(gòu)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(zhuǎn)磁場教材梳理qvB1．洛倫茲力的特點(diǎn)(1)洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動電荷速度方向和磁場方向確定的平面．(2)當(dāng)電荷運(yùn)動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化．(3)運(yùn)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、負(fù)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(zhì)的力，都是磁場力．(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功．考點(diǎn)一洛倫茲力的特點(diǎn)及應(yīng)用考點(diǎn)闡釋易錯警示題組設(shè)計答案圖片顯/隱考點(diǎn)一洛倫茲力的特點(diǎn)及應(yīng)用BD易錯警示A．小球先做加速運(yùn)動后做減速運(yùn)動B．小球一直做勻速直線運(yùn)動C．小球?qū)ψ烂娴膲毫ο葴p小后增大D．小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃笥捎沂致菪▌t可知，M處的通電導(dǎo)線在MO區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于MO向里，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱，所以磁場由M到O逐漸減弱；N處的通電導(dǎo)線在ON區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于ON向外，由O到N逐漸增強(qiáng)，帶正電的小球由a點(diǎn)沿連線MN運(yùn)動到b點(diǎn)，受到的洛倫茲力F＝Bqv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(qiáng)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(yùn)動，B正確、A錯誤．題組設(shè)計解析考點(diǎn)一洛倫茲力的特點(diǎn)及應(yīng)用易錯警示2.金屬小球質(zhì)量m、帶電－q，由長L的絕緣細(xì)線懸掛于如圖所示勻強(qiáng)磁場中的O點(diǎn)，然后將小球拉到θ＝60°處由靜止釋放，小球沿圓弧運(yùn)動到最低點(diǎn)時懸線上的張力恰好為0；求：(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；(2)小球往復(fù)擺動中懸線上的最大張力．(1)小球從點(diǎn)A由靜止釋放后在繞點(diǎn)O運(yùn)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(yùn)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(dá)P點(diǎn)的速度大小為題組設(shè)計解析圖片顯/隱考點(diǎn)一洛倫茲力的特點(diǎn)及應(yīng)用易錯警示題組設(shè)計解析答案考點(diǎn)一洛倫茲力的特點(diǎn)及應(yīng)用易錯警示洛倫茲力對運(yùn)動電荷(或帶電體)不做功、不改變速度的大小，但它可改變運(yùn)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(yùn)動時間等．易錯警示考點(diǎn)一洛倫茲力的特點(diǎn)及應(yīng)用1．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動圓心、半徑及時間的確定方法．(1)圓心的確定①已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、入射方向和出射方向時，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)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(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動考點(diǎn)闡釋②已知入射方向、入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心(如圖乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．(2)半徑的確定可利用物理學(xué)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(yùn)動時間的確定考點(diǎn)闡釋考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動2．帶電粒子在磁場中運(yùn)動的常見情形(1)直線邊界(進(jìn)出磁場具有對稱性，如圖所示)考點(diǎn)闡釋考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)考點(diǎn)闡釋考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示)考點(diǎn)闡釋考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動1．(2013·高考新課標(biāo)Ⅱ卷)空間有一圓柱形勻強(qiáng)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(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)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(yīng)強(qiáng)度大小為(

)題組設(shè)計解析答案考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)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(shè)計圖片顯/隱考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(2)求離子打到熒光屏上的范圍；題組設(shè)計解析考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動題組設(shè)計解析考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動題組設(shè)計解析答案考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動

“三步”巧解帶電粒子在磁場中運(yùn)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(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動時間相聯(lián)系，在磁場中運(yùn)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(yùn)動的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式．規(guī)律總結(jié)考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動1．質(zhì)譜儀的主要特征考點(diǎn)三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的實際應(yīng)用考點(diǎn)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(guān)．(2)將帶電粒子在兩盒狹縫之間的運(yùn)動首尾連起來是一個初速度為零的勻加速直線運(yùn)動．考點(diǎn)闡釋考點(diǎn)三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的實際應(yīng)用題組一質(zhì)譜儀的分析1.(2015·四川宜賓一診)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要儀器，它的構(gòu)造原理如圖所示．從粒子源S處放出的速度大小不計、質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，經(jīng)電勢差為U的加速電場加速后，垂直進(jìn)入一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場后到達(dá)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處進(jìn)入磁場到達(dá)P的時間內(nèi)，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(dá)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(zhì)量m為多少？題組設(shè)計圖片顯/隱考點(diǎn)三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的實際應(yīng)用題組設(shè)計解析考點(diǎn)三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的實際應(yīng)用題組設(shè)計解析考點(diǎn)三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的實際應(yīng)用題組設(shè)計解析答案考點(diǎn)三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的實際應(yīng)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(qiáng)電場，使粒子每次穿過狹縫都得到加速．兩盒放在勻強(qiáng)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(zhì)量為m，粒子最大回旋半徑為Rm，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其運(yùn)動軌跡如圖所示，問：(1)粒子在盒內(nèi)磁場中做何種運(yùn)動？(2)粒子在兩盒間狹縫內(nèi)做何種運(yùn)動？題組設(shè)計圖片顯/隱考點(diǎn)三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的實際應(yīng)用(3)所加交變電壓頻率為多大？粒子運(yùn)動角速度為多大？(4)粒子離開加速器時速度為多大？題組設(shè)計解析答案考點(diǎn)三帶電粒子在磁場中運(yùn)動的實際應(yīng)用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動問題是高考命題的熱點(diǎn)，以下幾點(diǎn)是本節(jié)的主要內(nèi)容．(1)帶電粒子在磁場中運(yùn)動的“四點(diǎn)、三角”①四個點(diǎn)：分別是入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、軌跡圓心和入射速度直線與出射速度直線的交點(diǎn)．②三個角：速度偏轉(zhuǎn)角、圓心角、弦切角，其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角，也等于弦切角的2倍．■名師·微點(diǎn)撥…………(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動的“兩個易錯點(diǎn)”

帶電粒子在有界磁場中的磁偏轉(zhuǎn)模型【模型概述】帶電粒子在有界磁場中的偏轉(zhuǎn)問題一直是高考的熱點(diǎn)，此類模型較為復(fù)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(yùn)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(dāng)粒子源在磁場中，且可以向紙面內(nèi)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(fù)電粒子的運(yùn)動為例．思維建模規(guī)律要點(diǎn)思維建模(2)雙直線邊界型：當(dāng)粒子源在一條邊界上向紙面內(nèi)各個方向以相同速率發(fā)射同一種粒子時，以圖乙中帶負(fù)電粒子的運(yùn)動為例．規(guī)律要點(diǎn)①最值相切：粒子能從另一邊界射出的上、下最遠(yuǎn)點(diǎn)對應(yīng)的軌道分別與兩直線相切，如圖乙所示．思維建模②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①圓形磁場區(qū)域規(guī)律要點(diǎn)(ⅰ)相交于圓心：帶電粒子沿指向