2020高考物理一轮复习 第九章 第2讲 磁场对运动电荷的作用学案（含解析）

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1、第2讲　磁场对运动电荷的作用主干梳理对点激活知识点　　洛伦兹力、洛伦兹力的方向　Ⅰ洛伦兹力公式　Ⅱ1.定义：运动电荷在磁场中所受的力。2．方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向。(2)方向特点：F⊥B，F⊥v。即F垂直于B和v所决定的平面。(注意B和v可以有任意夹角)。由于F始终垂直于v的方向，故洛伦兹力永不做功。3．洛伦兹力的大小：F＝qvBsinθ其中θ为电荷运动方向与磁场方向之间的夹角。(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时，F＝qvB。(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时，F＝0。(3)当电荷在磁场中静止时，F

2、＝0。知识点　　带电粒子在匀强磁场中的运动　Ⅱ1．若v∥B，带电粒子以入射速度v做匀速直线运动。2．若v⊥B，带电粒子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．基本公式(1)向心力公式：qvB＝m。(2)轨道半径公式：r＝。(3)周期公式：T＝＝；f＝＝；ω＝＝2πf＝。(4)T、f和ω的特点T、f和ω的大小与轨道半径r和运行速率v无关，只与磁场的磁感应强度B和粒子的比荷有关。比荷相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中T、f、ω相同。一思维辨析1．带电粒子在磁场中运动时，一定会受到磁场力的作用。(　　)2．洛伦兹力的方向垂直于B和v决定的平面，洛伦兹

3、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．用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指指向电荷的运动方向。(　　)5．带电粒子在磁场中运动时的轨道半径与粒子的比荷成正比。(　　)6．当带电粒子进入匀强磁场时，若v与B夹角为锐角，带电粒子的轨迹为螺旋线。(　　)答案　1.×　2.√　3.×　4.×　5.×　6.√二对点激活1．(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确的是(　　)答案　B解析　由左手定则知A中力F的方向应竖直向上，B中

4、力F的方向应竖直向下，C、D中速度v与磁感应强度B平行，不受洛伦兹力，故选B。2.(人教版选修3－1·P102·T3改编)如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法正确的是(　　)A．组成A束和B束的离子都带负电B．组成A束和B束的离子质量一定不同C．A束离子的比荷大于B束离子的比荷D．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外答案　C解析　由左手定则结合带电粒子A、B在磁场中偏转的轨迹知A、B均带正电，故A错误。由r＝知A的比荷大于B的比荷，无法单独判断离子质量

5、关系，故B错误，C正确。速度选择器中离子受电场力向右，所以洛伦兹力应向左，结合左手定则可判断磁场方向应垂直纸面向里，故D错误。考点细研悟法培优考点1　洛伦兹力的特点及应用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的速度方向和磁场方向共同确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即洛伦兹力永不做功。(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)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向。2．洛伦兹力与电场力的比较例1　如图所示，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，水平方

6、向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直。一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆形轨道的最高点M滑下到最右端的过程中，下列说法中正确的是(　　)A．滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大B．滑块经过最低点的加速度比磁场不存在时小C．滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小D．滑块从M点到最低点所用时间与磁场不存在时相等解题探究　(1)带负电的滑块经过最低点时的速度大小受磁场有无的影响吗？提示：因为洛伦兹力不做功，所以有无磁场对滑块经过最低点时的速度大小无影响。(2)运动到最低点时滑块所受洛伦兹力方向如何？提示：竖直向下。尝试解答　选D。由于洛伦兹力不做功，故与

7、磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的速度不变，A错误；由圆周运动中a＝，与磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的加速度不变，B错误；由左手定则，滑块经过最低点时受到的洛伦兹力向下，而滑块所受的向心力不变，故滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时大，C错误；由于洛伦兹力方向始终与运动方向垂直，在任意一点，滑块经过时的速度与磁场不存在时相比均不变，则运动所用时间相等，D正确。总结升华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。[变式1]　(多选)如图所示，两个倾角

8、分别为30°和60°的光滑绝缘斜面固定