（鲁京津琼）2020版高考物理总复习第九章磁场第2讲磁场对运动电荷的作用教案

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1、第2讲　磁场对运动电荷的作用知识排查洛伦兹力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且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与B方向成θ角时，洛伦兹力F＝qvBsin_θ(θ为任意角)。带电粒子在匀强磁场中的运动1.若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动

2、。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。如下图，带电粒子在匀强磁场中：①中粒子做匀速圆周运动；②中粒子做匀速直线运动；③中粒子做匀速圆周运动。3.半径和周期：(v⊥B)小题速练1.思考判断(1)带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用。(　　)(2)洛伦兹力的方向可以与带电粒子的速度方向平行。(　　)(3)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。(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)×2.[人教版选修3－1·P98·T1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

3、确的是(　　)答案　B3.(2015·全国卷Ⅰ，14)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的(　　)A.轨道半径减小，角速度增大B.轨道半径减小，角速度减小C.轨道半径增大，角速度增大D.轨道半径增大，角速度减小解析　分析轨道半径：带电粒子从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的速度v大小不变，磁感应强度B减小，由r＝可知，轨道半径增大。分析角速度：由T＝可知，粒子在磁场中运动的周期增大，根据ω＝知角速度减小，选项D正确。答案　D　对洛伦兹力的理解1.洛伦兹力的特点

4、(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)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)洛伦兹力永不做功。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，二者性质相同，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。1.(2019·大兴区模拟)从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用。如图1为地磁场的示意图(虚线，方向未标出)，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有α(He的

5、原子核)、β(电子)、γ(光子)射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下(　　)图1A.α射线沿直线射向赤道B.β射线向西偏转C.γ射线向东偏转D.质子向北偏转解析　赤道上方磁场方向与地面平行、由南向北，根据左手定则可知，带正电的α射线和质子向东偏转，带负电的β射线向西偏转，不带电的γ射线不偏转，选项B正确。答案　B2.如图2，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向(　　)图2A.向上

6、B.向下C.向左D.向右解析　条形磁铁在a点产生的磁场方向垂直竖直平面P向外，电子运动方向水平向右，由左手定则可知，电子所受洛伦兹力方向向上，A项正确。答案　A　带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动问题1.带电粒子在匀强磁场中圆周运动圆心的确定方法一　若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，则可根据洛伦兹力F⊥v，分别确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心，如图3甲；方法二　若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线，中垂线与速度垂线的交点即为圆心，如图乙。图32.带电粒子在常见的边界磁场中运动(1)直线边界的磁场：如

7、图4所示，粒子进出磁场具有对称性，且粒子以多大的锐角θ射入磁场，就以多大的锐角θ射出磁场；粒子进入磁场时的速度v垂直于边界时，出射点距离入射点最远，且dmax＝2R，如图甲所示；同一出射点，可能对应粒子的两个入射方向，且一个“优弧”，一个“劣弧”，如图乙、丙所示。图4(2)平行直线边界的磁场：常见的临界情景和几何关系如图5所示。图5(3)矩形边界的磁场：如图6所示，可能会涉及与边界相切、相交等临界问题。图6(4)三角形边界的磁场：如图7所示是正△ABC区域内某正粒子垂直AB方向进入磁场的粒子临界轨迹示意图。已知△A