高考物理第九章第2节带电粒子在磁场中的运动学案

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1、第2节　带电粒子在磁场中的运动一、洛伦兹力、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。[注1]2．洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则掌心——磁感线垂直穿入掌心；四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；拇指——指向洛伦兹力的方向。(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面。[注2]3．洛伦兹力的大小(1)v∥B时，洛伦兹力F＝0。(θ＝0°或180°)[注3](2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB。(θ＝90°)(3)v＝0时，洛伦兹力F＝。二、带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v∥B，带电粒子不受

2、洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动。2．若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动。3．半径和周期公式：(v⊥B)⇨[注4][注解释疑][注1]安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。[注2]洛伦兹力的方向始终与速度垂直，故洛伦兹力永不做功。[注3]F＝0时，B不一定为零。[注4]由周期公式可以看出，周期与粒子的速率及轨道半径无关，只由粒子的比荷决定。[深化理解]1．应用带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时的半径和周期公式时，一定要进行推导，不能直接应用。2．解决带电粒子在磁场中运动的基本思

3、路：圆心的确定→半径的确定和计算→运动时间的确定。3．带电粒子做匀速圆周运动必须抓住几何条件：(1)入射点和出射点，两个半径的交点和夹角；(2)两个半径的交点即轨迹的圆心；(3)两个半径的夹角等于偏转角，偏转角对应粒子在磁场中运动的时间。[基础自测]一、判断题(1)带电粒子在磁场中运动时一定会受到磁场力的作用。(×)(2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直。(×)(3)根据公式T＝，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比。(×)(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷有关。(√)(5)经

4、过回旋加速器加速的带电粒子的最大动能是由D形盒的最大半径、磁感应强度B、加速电压的大小共同决定的。(×)(6)荷兰物理学家洛伦兹提出磁场对运动电荷有作用力的观点。(√)(7)英国物理学家汤姆孙发现电子，并指出：阴极射线是高速运动的电子流。(√)二、选择题1．[人教版选修3－1P98T1改编]下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是(　　)答案：B2.(多选)电子e以垂直于匀强磁场的速度v，从a点进入长为d、宽为L的磁场区域，偏转后从b点离开磁场，如图所示。若磁场的磁感应强度为B，那么(　　)A．电子在磁场中

5、的运动时间t＝B．电子在磁场中的运动时间t＝C．洛伦兹力对电子做的功是W＝BevLD．电子在b点的速度值也为v解析：选BD　电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由a点到b点运动时间t＝，洛伦兹力对电子不做功，故B、D正确。3．[鲁科版选修3－1P132T2](多选)两个粒子，电量相等，在同一匀强磁场中受磁场力而做匀速圆周运动(　　)A．若速率相等，则半径必相等B．若动能相等，则周期必相等C．若质量相等，则周期必相等D．若动量大小相等，则半径必相等解析：选CD　带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，qvB＝m，可得R＝，T＝，可知C、

6、D正确。高考对本节内容的考查，主要集中在对洛伦兹力的理解、半径公式和周期公式的应用、带电粒子在匀强磁场中的运动、带电粒子在有界磁场中的临界极值问题以及带电粒子在匀强磁场中的多解问题，其中对洛伦兹力的理解、半径公式和周期公式的应用及带电粒子在匀强磁场中的运动的考查，主要以选择题的形式呈现，难度一般，而对带电粒子在有界磁场中的临界极值问题以及带电粒子在匀强磁场中的多解问题的考查，难度较大。考点一　对洛伦兹力和半径、周期公式的理解与应用[基础自修类][题点全练]1．[洛伦兹力的理解]下列说法正确的是(　　)A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到

7、洛伦兹力的作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功解析：选D　运动电荷速度方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变带电粒子的速度大小，洛伦兹力对带电粒子不做功，故D正确。2．[洛伦兹力的方向]如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是(　　)A．a、b为β粒子的径迹　　　B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒

8、子的径迹D．c、d为β粒子的径迹解析：选D　由于α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，据左手定则可判断a、b可能为α粒子的径迹，c、