2025年高考物理大一轮复习第十一章　第二课时　磁场对运动电荷(带电体)的作用（课件+讲义+练习）

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1、揣摩例题。课本上和老师讲解的例题，一般都具有一定的典型性和代表性。要认真研究，深刻理解，要透过“样板”，学会通过逻辑思维，灵活运用所学知识去分析问题和解决问题，特别是要学习分析问题的思路、解决问题的方法，并能总结出解题的规律。 2、精练习题。复习时不要搞“题海战术”，应在老师的指导下，选一些源于课本的变式题，或体现基本概念、基本方法的基本题，通过解题来提高思维能力和解题技巧，加深对所学知识的深入理解。在解题时，要独立思考，一题多思，一题多解，反复玩味，悟出道理。 3、加强审题的规范性。每每大考过后，总有同学抱怨没考好，纠其原因是考试时没有注意审题。审题决定了成功与否，不解决这个问题势必影响到高考的成败。那么怎么审题呢? 应找出题目中的已知条件 ;善于挖掘题目中的隐含条件 ;认真分析条件与目标的联系，确定解题思路 。 4、重视错题。“错误是最好的老师”，但更重要的是寻找错因，及时进行总结，三五个字，一两句话都行，言简意赅，切中要害，以利于吸取教训，力求相同的错误不犯第二次。
磁场对运动电荷(带电体)的作用
考点二　洛伦兹力作用下带电体的运动
考点三　带电粒子在匀强磁场中的运动
1.洛伦兹力的定义磁场对_________的作用力。2.洛伦兹力的大小(1)v∥B时，F＝___；(2)v⊥B时，F＝_____；(3)v与B的夹角为θ时，F＝qvBsin θ。
3.洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则，注意四指应指向____电荷运动的方向或____电荷运动的反方向；(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于_______决定的平面。(注意B和v不一定垂直)
4.洛伦兹力与安培力的联系及区别(1)_______是_________的宏观表现，二者性质相同，都是磁场力。(2)_______可以做功，而_________对运动电荷不做功。注意：洛伦兹力的分力可能对运动电荷做功。
5.洛伦兹力与静电力的比较
1.带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力的作用。(　　)2.若带电粒子经过磁场中某点时所受洛伦兹力为零，则该点的磁感应强度一定为零。(　　)3.洛伦兹力对运动电荷一定不做功。(　　)
思考　带电粒子在A点受到的洛伦兹力比在B点大，能否说明A点的磁感应强度比B点大？
答案　不能。带电粒子所受的洛伦兹力除了与磁感应强度大小有关外，还与速度方向和磁场方向间的夹角θ有关，某点磁感应强度很大，但粒子速度方向与磁场方向的夹角θ较小时，洛伦兹力也较小，θ＝0时，洛伦兹力为零。
例1　(2022·广东卷·7)如图所示，一个立方体空间被对角平面MNPQ划分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的匀强磁场。一质子以某一速度从立方体左侧垂直Oyz平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是
由题意知当质子垂直Oyz平面进入磁场后先在MN左侧运动，刚进入时根据左手定则可知受到y轴正方向的洛伦兹力，做匀速圆周运动，即质子会向y轴正方向偏移，y轴坐标增大，在MN右侧磁场方向反向，由对称性可知，A可能正确，B错误；根据左手定则可知质子在整个运动过程中都只受到平行于xOy平面的洛伦兹力作用，在z轴方向上没有运动，z轴坐标不变，故C、D错误。
例2　(2023·辽宁大连市模拟)真空中竖直放置一通电长直细导线，俯视图如图所示。以导线为圆心作圆，光滑绝缘管ab水平放置，两端恰好落在圆周上。直径略小于绝缘管直径的带正电小球自a端以速度v0向b端运动过程中，下列说法正确的是A.小球先加速后减速B.小球受到的洛伦兹力始终为零C.小球在ab中点受到的洛伦兹力为零D.小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终竖直向上
根据安培定则可知，直导线产生的磁场的磁感线如图中虚线所示，洛伦兹力始终与小球运动方向垂直，故不做功，小球速率不变，A错误；当运动到ab中点时，磁感线与速度方向平行，所受洛伦兹力为零，自a端到中点洛伦兹力竖直向下，中点到b端洛伦兹力竖直向上，B、D错误，C正确。
拓展　假设小球受到的洛伦兹力始终小于重力，在小球从a到b的过程中，小球对管道的压力怎样变化？(a到b磁感应强度大小变化较小)
答案　小球在从a到中点过程中速度和磁感应强度方向夹角减小，中点夹角为零，洛伦兹力方向竖直向下，大小逐渐减小，而在从中点到b点过程中洛伦兹力方向竖直向上，大小逐渐增大，所以从a到b小球对管道压力逐渐减小。
洛伦兹力作用下带电体的运动
带电体做变速直线运动时，随着速度大小的变化，洛伦兹力的大小也会发生变化，与接触面间的弹力随之变化(若接触面粗糙，摩擦力也跟着变化，从而加速度发生变化)，最后若弹力减小到0，带电体离开接触面。
例3　(多选)如图所示，粗糙木板MN竖直固定在方向垂直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
设物块的初速度为v0，则FN＝Bqv0，若满足mg＝Ff＝μFN，即mg＝μBqv0，物块向下做匀速运动，选项A有可能是物块运动的v－t图像；若mg>μBqv0，则物块开始时有向下的加速度，由a＝可知，随着速度增大，加速度减小，即物块先做加速度减小的加速运动，最后达到匀速状态，选项D有可能是物块运动的v－t图像，B不可能是物块运动的v－t图像；
若mg0)的滑块自a点由静止沿斜面滑下，下降高度为h时到达b点，滑块恰好对斜面无压力。关于滑块自a点运动到b点的过程，下列说法正确的是(重力加速度为g)A.滑块在a点受重力、支持力和洛伦兹力作用B.滑块在b点受到的洛伦兹力大小为C.洛伦兹力做正功D.滑块的机械能增大
滑块自a点由静止沿斜面滑下，在a点不受洛伦兹力作用，故A错误；
7.(2023·安徽合肥市模拟)如图，长直导线水平固定放置，通有向右的恒定电流，绝缘细线一端系于直导线上的O点，另一端系一个带电小球，细线拉直，第一次让小球在A点由静止释放，让小球绕O点沿圆1在竖直面内做圆周运动；第二次让小球在B点由静止释放，让小球绕O点沿圆2在竖直面内做圆周运动。圆1与直导线在同一竖直面内，圆2与直导线垂直，A、B两点高度相同，不计空气阻力，不计细线的重力，则两次小球运动到最低点C时A.速度大小相等，线的拉力相等B.速度大小不等，线的拉力相等C.速度大小相等，线的拉力不等D.速度大小不等，线的拉力不等
由于洛伦兹力不做功，只有重力做功，所以两次小球运动到最低点C时，根据动能定理可知，合外力做功相同，所以两次在最低点时速度大小相等；在圆1中小球在最低点时速度方向与磁场方向相互垂直，根据左手定则，如果小球带正电，则在圆1中小球在最低点线的拉力大小满足FT1＋Bqv－mg＝ ，在圆2中小球在最低点速度方向与磁场方向相互平行，所受洛伦兹力为0，则在圆2中小球在最低点线的拉力大小满足FT2－mg＝ ，则两次小球运动到最低点C时，线的拉力不等，同理可知，若小球带负电，在C点线的拉力也不等，所以C正确，A、B、D错误。
8.(多选)如图所示，将一由绝缘材料制成的带一定正电荷的滑块放在装有光电门的固定木板上，空间中存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。测得带遮光条滑块的质量为m，木板的倾角为θ，木板与滑块之间的动摩擦因数为μ，遮光条的宽度为d，滑块由静止释放，遮光条通过两光电门所用的时间均为t，重力加速度为g。下列说法正确的是A.到达光电门2之前滑块先加速后减速B.到达光电门2之前滑块所受的摩擦力先增大后不变
以滑块为研究对象，根据左手定则可知，滑块运动过程受到的洛伦兹力垂直斜面向下，滑块由静止释放，根据牛顿第二定律可得mgsin θ－μ(mgcs θ＋qvB)＝ma，可知随着滑块速度的增大，滑块的加速度减小，所以滑块先做加速度减小的加速运动，由于遮光条通过两光电门所用的时间均为t，可知滑块到达光电门1前已经做匀速运动，因此到达光电门2之前滑块先加速后匀速，到达光电门2之前滑块所受的摩擦力先增大后不变，故A错误，B正确；
9.(多选)(2024·广东广州市开学考)如图所示，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场；圆形区域内无磁场。P是圆外一点，且OP＝3r，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从P点在纸面内垂直于OP射出。已知粒子运动轨迹经过圆心O，不计重力，下列说法正确的是
根据题意，画出粒子在磁场中运动的轨迹，如图所示设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，由几何关系有
10.如图所示，A点距坐标原点的距离为L，坐标平面内有边界过A点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于坐标平面向里。有一电子(质量为m、电荷量为e)从A点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动，从x轴上的B点射出磁场区域，此时速度方向与x轴的正方向之间的夹角为60°，求：(1)磁场的磁感应强度大小；
如图所示，过A、B点分别作速度方向的垂线交于C点，则C点为轨迹圆的圆心，已知B点速度方向与x轴正方向之间的夹角为60°，由几何关系得，轨迹圆的圆心角∠C＝60°AC＝BC＝AB＝r，已知OA＝L，得OC＝r－L由几何知识得r＝2L
(2)磁场区域的圆心O1的坐标；
(3)电子在磁场中运动的时间。
11.(2023·湖北荆州市期中)如图所示，空间中有范围足够大的匀强磁场，一个带正电的小圆环套在一根竖直固定且足够长的绝缘细杆上。现使圆环以一定的初速度向上运动，经一段时间后圆环回到起始位置，已知杆与环间的动摩擦因数保持不变，圆环所带电荷量保持不变，空气阻力不计，对于圆环从开始运动到回到起始位置的过程，
下面关于圆环的速度v、加速度a随时间t变化的图像，重力势能Ep、机械能E随圆环离开出发点的高度h变化的图像，可能正确的是
选竖直向下为加速度的正方向，上升阶段，对圆环根据牛顿第二定律有mg＋Ff＝ma，其中有Ff＝μFN＝μBqv
故圆环在上升阶段做加速度逐渐减小的减速运动；在最高点时，圆环速度为零，
下降阶段，对圆环根据牛顿第二定律有
可知下降阶段，圆环做加速度逐渐减小的加速运动，上升和下降时速度方向相反，加速度方向相同，A、B错误；以初位置为参考平面，可知圆环的重力势能为Ep＝mgh，可知Ep－h图像为过原点的倾斜直线，C错误；圆环运动过程中克服摩擦阻力做的功等于机械能的减少量，在上升阶段有Ff＝μFN＝μBqv