江苏专版2025版高考物理一轮复习第八章第2节磁吃运动电荷的作用讲义含解析.docVIP

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磁场对运动电荷的作用

(1)带电粒子在磁场中运动时肯定会受到磁场力的作用。(×)

(2)洛伦兹力的方向在特别状况下可能与带电粒子的速度方向不垂直。(×)

(3)依据公式T＝eq\f(2πr,v)，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比。(×)

(4)粒子在只受洛伦兹力作用时运动的速度不变。(×)

(5)由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也可能做功。(×)

(6)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷有关。(√)

(7)利用质谱仪可以测得带电粒子的比荷。(√)

(8)经过回旋加速器加速的带电粒子的最大动能是由D形盒的最大半径、磁感应强度B、加速电压的大小共同确定的。(×)

(1)荷兰物理学家洛伦兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛伦兹力)的观点。

(2)英国物理学家汤姆孙发觉电子，并指出：阴极射线是高速运动的电子流。

(3)阿斯顿设计的质谱仪可用来测量带电粒子的质量和分析同位素。

(4)1932年，美国物理学家劳伦兹独创了回旋加速器，能在试验室中产生大量的高能粒子。(最大动能仅取决于磁场和D形盒直径，带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同)

突破点(一)对洛伦兹力的理解

1．洛伦兹力的特点

(1)利用左手定则推断洛伦兹力的方向，留意区分正、负电荷。

(2)当电荷运动方向发生改变时，洛伦兹力的方向也随之改变。

(3)运动电荷在磁场中不肯定受洛伦兹力作用。

(4)洛伦兹力肯定不做功。

2．洛伦兹力与安培力的联系及区分

(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。

3．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

方向

F⊥B且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

做功状况

任何状况下都不做功

可能做正功，可能做负功，也可能不做功

[题点全练]

1．(2024·兴化模拟)如图所示为一螺距较大、有弹性的通电螺线管的磁场截面分布图，虚线为螺线管的中轴线(与某一磁感线重合)。ab为用绝缘细线悬挂的位于螺线管的正上方的通电直导线，其电流方向由a到b，电流很小，不影响螺线管磁场。下列说法正确的是()

A．P、Q两点的磁感应强度相同

B．直导线ab通电后，a端垂直纸面对外转动

C．断开螺线管的电源后，螺线管有沿水平方向向内收缩的趋势

D．将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子将做匀速直线运动

解析：选DP、Q两点的磁感应强度大小相同，方向不相同，选项A错误；直导线ab通电后，由左手定则可知，a端受安培力向里，则a端垂直纸面对里转动，选项B错误；螺线管通电时，各匝之间为同向电流，相互吸引，则断开螺线管的电源后，螺线管有沿水平方向向外扩张的趋势，选项C错

误；长螺线管内部的磁场可认为是匀强磁场，将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子运动的方向与磁感线平行，不受洛伦兹力作用，则电子将做匀速直线运动，选项D正确。

2.如图所示，假如在电子射线管上方平行于管轴放置一根载流导线，电子以恒定的速率从左端进入射线管，则下列说法中正确的是()

A．当电流方向如图所示时，电子沿直线向右运动

B．当电流方向如图所示时，电子射线将向上偏转

C．当电流方向与图示方向相反时，电子射线将向上偏转

D．当电流方向与图示方向相反时，电子射线将向下偏转

解析：选C电流方向如题图所示时，由安培定则可知，导线下方的磁场垂直于纸面对里，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向下，电子射线将向下偏转，故A、B错误。当电流方向与题图所示方向相反时，由安培定则可知，导线下方的磁场方向垂直于纸面对外，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向上，电子射线将向上偏转，故C正确，D错误。

突破点(二)带电粒子在匀强磁场中的运动

1．圆心的确定

(1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点做垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心，如图甲所示，图中P为入射点，M为出射点。

(2)已知入射方向和入射点、出射点的位置时，可以通过入射点做入射方向的垂线，连接入射点和出射点，做其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。如图乙所示，P为入射点，M为出射点。

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)。

3．解题常用学问

(1)几何学问：依据已知长度、角度，计算粒子的运动半径，或者依据粒子的运动半径计算未知长度、角度时，常用到几何学问。例如，三角函数、勾股定理