高考物理一轮复习磁场对运动电荷的作用教案（含解析）沪科版

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1、第2课时　磁场对运动电荷的作用[知识梳理]知识点一、洛伦兹力、洛伦兹力的方向和洛伦兹力的公式1．洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。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。3．洛伦兹力的大小(1)v∥B时，洛伦兹力F＝0。(θ＝0°或180°)(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB。(θ＝90°)(3)v＝0时，洛伦兹力F＝0。知识点二、带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v∥B，带电粒子不受洛伦

2、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)知识点三、质谱仪和回旋加速器1．质谱仪图1(1)构造：如图1所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU＝mv2。粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB＝。由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷。r＝，m＝，＝。2．回旋加速器(1)构造：如图2所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒

3、的缝隙处接交流电源。D形盒处于匀强磁场中。图2(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速。由qvB＝，得Ekm＝，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒半径决定，与加速电压无关。思维深化判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用。(　　)(2)洛伦兹力的方向垂直于B和v决定的平面，洛伦兹力对带电粒子永远不做功。(　　)(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)回旋加速器

4、中粒子的最后速度v＝，可见带电粒子加速后的能量取决于D形盒的最大半径和磁场的强弱。(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√[题组自测]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　题组一　洛伦兹力的特点与应用1．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(　　)解析　根据左手定则，A中F方向应向上，B中F方向应向下，故A错、B对；C、D中都是v∥B，F＝0，故C、D都错。答案　B2.如图3所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到底端，速度为v。若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时(　　)图3A．v变大B．v变小C．v

5、不变D．不能确定v的变化解析　由于带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向下的洛伦兹力作用，故物体对斜面的正压力增大，斜面对物体的滑动摩擦力增大，由于物体克服摩擦力做功增大，所以物体滑到底端时v变小，B正确。答案　B题组二　带电粒子在匀强磁场中的运动3．(多选)如图4所示，一重力不计的带电粒子以一定的速率从a点对准圆心射入一圆形匀强磁场，恰好从b点射出。增大粒子射入磁场的速率，下列判断正确的是(　　)图4A．该粒子带正电B．该粒子带负电C．粒子从ab间射出D．粒子从bc间射出解析　根据带电粒子在磁场中偏转的方向，由左手定则判断可知该粒子带负电，选项A错误，B正确；带

6、电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r＝，所以当粒子入射的速率增大时，其轨道半径r会增大，粒子会从图中的bc之间射出磁场，故选项C错误，D正确。答案　BD4．如图5所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大)，一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为(不计正、负电子间的相互作用力)(　　)图5A．1∶B．2∶1C.∶1D．1∶2解析　由题图和左手定则可知负电子向下偏转，在磁场中运动的轨迹对应圆心角为60°，正电子向上偏转，在磁场中运动的轨迹对应圆心角为120°。由带电粒子在磁场

7、中运动时间t＝T，正、负电子的运动周期又相等，所以负电子与正电子在磁场中运动的时间之比为1∶2。答案　D考点一　洛伦兹力的特点与应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面。(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化。(3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。(4)左手判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷。(5)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

8、荷不做功。