2020年高考物理一轮复习 第10章 磁场 第48讲 磁场对运动电荷的作用学案（含解析）

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1、第48讲　磁场对运动电荷的作用考点一　洛伦兹力的大小和方向1．洛伦兹力的定义：磁场对运动电荷的作用力。2．洛伦兹力的大小(1)v∥B时，F＝0。(2)v⊥B时，F＝qvB。(3)v与B夹角为θ时，F＝qvBsinθ。3．洛伦兹力的方向(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，故洛

2、伦兹力永不做功。4．对洛伦兹力的理解(1)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之改变。(2)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。(3)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。安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。(4)注意区分洛伦兹力和电场力产生的条件与方向。洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，它垂直于B、v决定的平面；而电场力是电荷在电场中受到的力，与电场方向相同或相反。1.如图所示，匀强磁场水平向右，电子在磁场中的运动方向与磁场方向平行，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

3、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。2．[教材母题]　(人教版选修3－1P98·T3)在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。试证明带电粒子具有速度v＝时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。[变式子题]　(多选)带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是(　　)A．油滴必带正电荷，电荷量为B．油滴

4、必带正电荷，比荷＝C．油滴必带负电荷，电荷量为D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝答案　AB解析　油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必竖直向上与重力平衡，故带正电，其电荷量q＝，油滴的比荷为＝，A、B正确。3.(多选)如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块(设a、b间无电荷转移)，a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段(　　)A．a对b的压力不变B．a对b的压力变大C．a、b物块间的摩擦力变小D．a、b物块间的摩擦力不变答案　BC解析　a向左加速时

5、受到的竖直向下的洛伦兹力变大，故对b的压力变大，A错误，B正确；从a、b整体看，由于a受到的洛伦兹力变大，会引起b对地面的压力变大，滑动摩擦力变大，整体的加速度变小，再隔离a，b对a的静摩擦力Fba提供其加速度，由Fba＝maa知，a、b间的摩擦力变小，C正确，D错误。考点二　带电粒子在匀强磁场中的圆周运动1．带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析(1)圆心的确定方法方法一：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a；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

6、过这两点的圆弧的弦)的中垂线，以及过已知速度方向的点垂直于该点速度方向的垂线，中垂线与速度垂线的交点即为圆心，如图b。(2)半径的计算方法方法一：由物理方法求：半径R＝；方法二：由几何方法求：一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)来确定。(3)时间的计算方法方法一：由圆心角求：t＝T，T＝；方法二：由弧长求：t＝。2．带电粒子在不同边界磁场中的运动(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)。(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)。(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)。(2016·全国卷Ⅲ)平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面(纸面)如图

7、所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q>0)。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为(　　)A.B.C.D.解析　如图所示为粒子在匀强磁场中的运动轨迹示意图，设出射点为P，粒子运动轨迹与ON的交点为Q，粒子入射方向与OM成30°角，则射出磁场时速度方向与MO成30°角，由几何关系可知，PQ为轨迹圆直径且PQ⊥ON，故出射点到O的距