2020年高考物理一轮复习热点题型专题20磁场对运动电荷的作用力.doc免费

PAGE 1 2020年高考物理一轮复习热点题型专题20磁场对运动电荷的作用 题型一　对洛伦兹力的理解和应用 题型二　带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动 模型1　直线边界磁场 模型2　平行边界磁场 模型3　圆形边界磁场 模型4　三角形边界磁场 题型三　带电粒子在磁场运动的多解问题 题型一　对洛伦兹力的理解和应用 1．洛伦兹力的特点 (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)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用． (3)洛伦兹力一定不做功． 2．洛伦兹力与安培力的联系及区别 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力． (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功． 3．洛伦兹力与电场力的比较 洛伦兹力 电场力 产生条件 v≠0且v不与B平行 电荷处在电场中 大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE 力方向与场方向的关系 F⊥B，F⊥v F∥E 做功情况 任何情况下都不做功 可能做功，也可能不做功 【例题1】(多选)(2019·福建省三明市上学期期末)如图所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．现给圆环向右初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的v－t图象可能是下图中的(　　) 【答案】　BC 【解析】　当qvB＝mg时，圆环做匀速直线运动，此时图象为B，故B正确；当qvB＞mg时，FN＝qvB－mg，此时：μFN＝ma，所以圆环做加速度逐渐减小的减速运动，直到qvB＝mg时，圆环开始做匀速运动，故C正确；当qvB＜mg时，FN＝mg－qvB，此时：μFN＝ma，所以圆环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其v－t图象的斜率应该逐渐增大，故A、D错误． 【例题2】(多选)(2018·湖北省黄冈中学模拟)如图所示，下端封闭、上端开口、高h＝5 m、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有质量m＝10 g、电荷量的绝对值|q|＝0.2 C的小球，整个装置以v＝5 m/s的速度沿垂直于磁场方向进入磁感应强度大小为B＝0.2 T、方向垂直纸面向内的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端管口飞出．g取10 m/s2.下列说法中正确的是(　　) A．小球带负电 B．小球在竖直方向做匀加速直线运动 C．小球在玻璃管中的运动时间小于1 s D．小球机械能的增加量为1 J 【答案】　BD 【解析】　由左手定则可知，小球带正电，选项A错误；玻璃管和小球在水平方向做匀速运动，则小球在竖直方向所受的洛伦兹力恒定，竖直方向加速度不变，即小球在竖直方向做匀加速直线运动，选项B正确；小球在竖直方向的加速度a＝eq \f(Bqv－mg,m)＝eq \f(0.2×0.2×5－0.01×10,0.01) m/s2＝10 m/s2，在管中运动的时间t＝eq \r(\f(2h,a))＝eq \r(\f(2×5,10)) s＝1 s，选项C错误；小球到管口时的速度v＝at＝10 m/s，机械能的增加量：ΔE＝mgh＋eq \f(1,2)mv2＝0.01×10×5 J＋eq \f(1,2)×0.01×102 J＝1 J，选项D正确. 题型二　带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动 基本思路 图例 说明 圆心的确定 ①与速度方向垂直的直线过圆心 ②弦的垂直平分线过圆心 ③轨迹圆弧与边界切点的法线过圆心 P、M点速度垂线交点 P点速度垂线与弦的垂直平分线交点 某点的速度垂线与切点法线的交点 半径的确定 利用平面几何知识求半径 常用解三角形法：例：(左图)R＝eq \f(L,sin θ)或由R2＝L2＋(R－d)2求得R＝eq \f(L2＋d2,2d) 运动时间的确定 利用轨迹对应圆心角θ或轨迹长度L求时间 ①t＝eq \f(θ,2π)T ②t＝eq \f(L,v) (1)速度的偏转角φ等于所对的圆心角θ (2)偏转角φ与弦切角α的关系：φ180°时，φ＝2α；φ180°时，φ＝360°－2α 模型1　直线边界磁场 直线边界，粒子进出磁场具有对称性(如图3所示) 图a中粒子在磁场中运动的时间t＝eq \f(T,2)＝eq \f(πm,Bq) 图b中粒子在磁场中运动的时间t＝(1－eq \f(θ,π))T＝(1－eq \f(θ,π))eq \f(2πm,Bq)＝eq \f(2m?π－θ?,Bq) 图c中粒子在磁场中运动的时间t＝eq \f(θ,π)T＝eq \f(2θm,Bq) 【例题1】（2019·新课标全国Ⅲ卷）如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大 小分别为和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q0）的 粒子垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最