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时间:2019-11-11
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1、全国版2019版高考物理一轮复习第10章磁场第37课时磁吃运动电荷的作用学案1.定义:运动电荷在磁场中所受的力叫做洛伦兹力。2.大小(1)v∥B时,F=0。(2)v⊥B时,F=qvB。(3)v与B夹角为θ时,F=qvBsinθ。3.方向(1)由左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向,这时拇指所指的方向就是运动正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。(2)方向特点:F⊥B,F⊥v。即F垂直于B、v决定的平面。(注意B和v可以有任意夹角)(3)由于F始终垂直于v的方向,故
2、洛伦兹力永不做功。[例1] (xx·北京东城区统测)如图所示,界面MN与水平地面之间有足够大正交的匀强磁场B和匀强电场E,磁感线和电场线都处在水平方向且互相垂直。在MN上方有一个带正电的小球由静止开始下落,经电场和磁场到达水平地面。若不计空气阻力,小球在通过电场和磁场的过程中,下列说法中正确的是( )A.小球做匀变速曲线运动B.小球的电势能保持不变C.洛伦兹力对小球做正功D.小球动能的增量等于其电势能和重力势能减少量的总和解析 带电小球在刚进入复合场时受力如图所示,则带电小球进入复合场后做曲线运动,因为速度会发生变化,洛伦兹力就会跟着变化,所以不可能是匀变速曲线运动,A错误;根据电势
3、能公式Ep=qφ知只有带电小球竖直向下做直线运动时,电势能才保持不变,B错误;洛伦兹力的方向始终和速度方向垂直,所以洛伦兹力不做功,C错误;由动能定理可知:重力做正功,电场力也做正功,洛伦兹力不做功,它们的代数之和等于动能的增量,D正确。答案 D小球运动过程中,由于受重力和电场力作用,其速度会发生变化,则洛伦兹力大小也发生变化,运动过程中由于洛伦兹力始终垂直于速度方向,因此不做功。1.(人教版选修3-1P102·T3改编)如图所示,一束质量、速度和电荷不全相等的离子,经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后,进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束,下列说法中正确的是( )A.
4、组成A束和B束的离子都带负电B.组成A束和B束的离子质量一定不同C.A束离子的比荷大于B束离子的比荷D.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外答案 C解析 由左手定则知,两束离子都带正电,A错误;分析可得速度选择器中Eq=qvB,可得v=,即A、B两束离子的速度相等。由于两束离子都带正电,所以它们在速度选择器中所受电场力向右,则洛伦兹力向左,所以速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里,D错误;离子在另一磁场B′中作圆周运动,A离子束的半径小于B离子束,由R=,且v、B′相同,则:A束离子的比荷大于B离子束的比荷,C正确;由于q未知,所以不能确定质量关系,B错误。2.如图所示,匀强磁场水平向右
5、,电子在磁场中的运动与磁场方向平行,则该电子( )A.不受洛伦兹力B.受洛伦兹力,方向向上C.受洛伦兹力,方向向下D.受洛伦兹力,方向向左答案 A解析 当带电粒子运动方向与磁场方向平行时,粒子不受洛伦兹力作用,故A正确。3.(多选)如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强磁场和匀强电场中,轨道两端在同一高度上,轨道是光滑的,两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放,M、N为轨道的最低点,以下说法正确的是( )A.两小球第一次到达轨道最低点时的速度vM>vNB.两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力FM>FNC.小球第一次到达M的时间大于到达N的时间D.在磁场
6、中小球能到达轨道的另一端,在电场中不能答案 ABD解析 小球在磁场中到达轨道最低点的过程中只有重力做功,vM=。在电场中到达轨道最低点的过程中,重力做正功,电场力做负功,根据动能定理得mgR-qER=mv,vN=,所以vM>vN;设两轨道左端最高点分别为X、Y,因为=,所以该过程所用时间tMFN′,由牛顿第三定律可知FM=FM′,FN=FN′,所以B正确。考点2 带电粒子在匀强磁场中的运动一、圆心的确定1.如果已知入射点、入射方向和
7、出射点、出射方向时,可以通过入射点和出射点作出垂直入射方向和出射方向的垂线,两条垂线交点就是圆弧轨道的圆心,如图甲。2.已知入射点、出射点的位置和入射方向,可以通过入射点作出入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其线段的中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧的圆心,如图乙。二、半径的确定一般运用几何知识,常用三角函数关系、三角形知识(如正弦定理、余弦定理)等来求解。1.粒子速度的偏向角φ等于回旋角(圆心角)α,并等于弦AB与切线的夹角(弦切角)θ的2
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