磁场对运动电荷地作用.doc

实用标准文案 精彩文档 年 级 高二 学 科 物理 版 本 通用版 内容标题 磁场对运动电荷的作用 编稿老师 朱爱农 【本讲主要内容】 磁场对运动电荷的作用 洛伦兹力、带电粒子在磁场中圆周运动半径、周期 【知识掌握】 【知识点精析】 （一）洛伦兹力 1. 洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。 2. 大小：（θ为B与v之间的夹角），当θ＝0时，F＝0；当θ＝90°时，F＝Bqv。 3. 洛伦兹力的方向由左手定则判定 伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向。 （1）对于正电荷：四指指向电流方向即指向电荷的运动方向。 （2）对于负电荷：四指指向电流方向即指向电荷运动的反方向。 （二）洛伦兹力的特点 1. 洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v和B所组成的平面。 2. 洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小。 （三）带电粒子在匀强磁场中运动轨迹 带电粒子只受洛伦兹力作用（对电子、质子等微观粒子重力通常忽略不计）的条件下，在匀强磁场中有两种典型的运动 1. v//B时，做匀速直线运动 2. v⊥B时，做匀速圆周运动 （四）轨道半径和运动周期 洛伦兹力提供向心力是处理问题的关键 1. 轨道半径r 由得 在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，轨道半径跟运动速率成正比。 2. 运动周期T 由得 （1）周期跟轨道半径和运动速率均无关。 （2）运动时间：（θ为带电粒子运动所通过的圆弧所对的圆心角），显然，运动一周所对的圆心角为2π，所用时间为T。 【解题方法指导】 例1. 带电量为+q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（ ） A. 只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同 B. 如果把+q改为-q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变 C. 只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用 D. 带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小 解析：带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力，不但与速度大小有关，还与速度的方向有关，当v//B时，不管v、B、q多大，洛伦兹力总为零。将+q改为-q，且速度等值反向，这时形成的电流方向仍跟原来相同，由左手定则和F＝qvB，可知，洛伦兹力不变。 正确选项为B 例2. 有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并且处在磁感应强度为B、方向垂直指向纸里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？ 解析：带电小球不动，而磁场运动，也可以看作带电小球相对于磁场沿相反方向运动，带电小球仅受重力和洛伦兹力的作用，那么欲使小球飘起，带电小球所受的最小洛伦兹力大小为F＝mg，方向竖直向上。用左手定则可以判断出小球相对磁场的运动方向为水平向右，所以带电小球不动时，磁场应水平向左平移。设磁场向左平移的最小速度为v，由F＝qvB及F＝mg，得。 说明：洛伦兹力F＝qvB中的v是电荷相对于磁场的速度，所以，即使小球相对于地面静止，当磁场运动时带电小球仍受洛伦兹力作用。 【考点突破】 【考点指要】 1. 理解洛伦兹力的概念，会导出v与B垂直条件下洛伦兹力的公式，会运用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2. 理解带电粒子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动的动力学依据，会推导半径和周期公式，理解洛伦兹力不做功。 3. 高考对洛伦兹力及其作用下带电粒子的运动要求很高，选择题、计算题均有考查，而且经常出现在压轴题上，需特别注意。 【典型例题分析】 例3. 如图所示，长通电螺线管中通以正弦交流电，一个电子（重力不计）沿着螺线管的中心轴线飞入，则电子在螺线管内的运动是（ ） A. 螺旋线运动 B. 沿着轴线的振动 C. 匀速直线运动 D. 加速直线运动 解析：长直通电螺线管内除两端外可看作匀强磁场，另外其中心轴线恰和一条磁感线重合，所以如图所示电子是沿着磁感线方向飞入，所以不受磁场力。 故C选项正确。 例4. 在下列各种情况下，带电粒子的动量和动能是否发生变化？请在各空内填“变化”或“不变”。 （1）带电粒子沿电场线方向进入匀强电场时，其动量__________，动能__________。 （2）带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场时，其动量__________，动能__________。 （3）带电粒子沿磁感线方