2019高考物理一轮复习 第九章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用学案

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1、第2讲　磁场对运动电荷的作用　【基础梳理】一、洛伦兹力1．定义：运动电荷在磁场中所受的力．2．大小(1)v∥B时，F＝0．(2)v⊥B时，F＝qvB．(3)v与B夹角为θ时，F＝qvBsin__θ．3．方向(1)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，这时拇指所指的方向就是运动正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)．由于F始终垂直于v的方向，故洛伦兹力永不做功．二、

2、带电粒子在匀强磁场中的运动1．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＝．　T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．【自我诊断】判一判(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、粒子运动方向、磁场方向两两相互垂直．(　　)(3)运动电荷进入磁场后(无其他力作用)可能做匀速

3、直线运动．(　　)(4)洛伦兹力可以做正功、做负功或不做功．(　　)(5)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度的大小无关．(　　)(6)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与粒子的比荷无关．(　　)提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×做一做试画出下图中几种情况下带电粒子的运动轨迹．提示：想一想(1)当带电粒子射入磁场时速度v大小一定，但射入方向变化时，如何确定粒子的临界条件？(2)当带电粒子射入磁场的方向确定，但射入时的速度大小或磁场的磁感应强度变化时，又如何确定粒子的临界条件？提示：(1)当

4、带电粒子射入磁场时的速度v大小一定，但射入方向变化时，粒子做圆周运动的轨道半径R是确定的．在确定粒子运动的临界情景时，可以以入射点为定点，将轨迹圆旋转，作出一系列轨迹，从而探索出临界条件．(2)当带电粒子射入磁场的方向确定，但射入时的速度v大小或磁场的磁感应强度B变化时，粒子做圆周运动的轨道半径R随之变化．可以以入射点为定点，将轨道半径放缩，作出一系列的轨迹，从而探索出临界条件．　对洛伦兹力的理解[学生用书P180]【知识提炼】1．洛伦兹力方向的特点(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

5、向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化．(3)左手定则判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷．2．洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力产生条件v≠0且v不与B平行电荷处在电场中大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向与场方向的关系一定是F⊥B，F⊥v正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功作用效果只改变电荷的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷的速度大小，也可以改变运动的方向【典题例析】　(2018·北京东城区统测)如图所示，界面MN与水平地面之间有足够大正交的匀强磁场B

6、和匀强电场E，磁感线和电场线都处在水平方向且互相垂直．在MN上方有一个带正电的小球由静止开始下落，经电场和磁场到达水平地面．若不计空气阻力，小球在通过电场和磁场的过程中，下列说法中正确的是(　　)A．小球做匀变速曲线运动B．小球的电势能保持不变C．洛伦兹力对小球做正功D．小球动能的增量等于其电势能和重力势能减少量的总和[审题指导]　小球运动过程中，由于受重力和电场力作用，其速度会发生变化，则洛伦兹力大小也发生变化，运动过程中由于洛伦兹力始终垂直于速度方向，因此不做功．[解析]　带电小球在刚进入复合场时受力如图所示，则带电小球进入复合场

7、后做曲线运动，因为速度会发生变化，洛伦兹力就会跟着变化，所以不可能是匀变速曲线运动，选项A错误；根据电势能公式Ep＝qφ知只有带电小球竖直向下做直线运动时，电势能才保持不变，选项B错误；洛伦兹力的方向始终和速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，选项C错误；从能量守恒角度分析，选项D正确．[答案]　D【迁移题组】迁移1　洛伦兹力方向的判断1.图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是(　

8、　)A．向上　　　　　　　　　B．向下C．向左D．向右解析：选B.据题意，由安培定则可知，b、d两通电直导线在O点产生的磁场相抵消，a、c两通电直导线在O点产生的磁场方向均向左，所以四条通电直导线在O点产生的合磁场方向向