2019版高考物理总复习 第九章 磁场基础课2 磁场对运动电荷的作用学案.doc

基础课2 磁场对运动电荷的作用
知识排查
洛伦兹力、洛伦兹力的方向和大小
:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。

(1)判定方法:左手定则:
掌心——磁感线垂直穿入掌心;
四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;
拇指——指向洛伦兹力的方向。
(2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的平面。

(1)v∥B时,洛伦兹力F=0。(θ=0°或180°)
(2)v⊥B时,洛伦兹力F=qvB。(θ=90°)
(3)v=0时,洛伦兹力F=0。
带电粒子在匀强磁场中的运动
∥B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动。
⊥B,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动。
如下图,带电粒子在匀强磁场中,①中粒子做匀速圆周运动,②中粒子做匀速直线运动,③中粒子做匀速圆周运动。
:(v⊥B)
小题速练
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
2.[人教版选修3-1·P102·T3改编]如图1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( )
图1




答案 C
对洛伦兹力的理解

(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。

(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现,二者是相同性质的力。
(2)安培力可以做功,而洛伦兹力对运动电荷不做功。
,地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下(以“×”表示)。如果你家中电视机显像管的位置恰好处于南北方向,那么由南向北射出的电子束在地磁场的作用下将向哪个方向偏转( )
图2


解析根据左手定则可判断由南向北运动的电子束所受洛伦兹力方向向东,因此电子束向东偏转,故选项B正确。
答案 B
2.(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3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( )
图3
,电荷量为
,比荷=
,电荷量为
,只要满足q=
解析油滴水平向右匀速运动,其所受洛伦兹力必向上与重力平衡,故带正电,其电荷量q=,油滴的比荷为=,选项A、B正确。
答案 AB
3.(多选)如图4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( )
图4

、b物块间的摩擦力变小 、b物块间的摩擦力不变
解析 a向左加速时受到的竖直向下的洛伦兹力变大,故对b的压力变大,选项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,选项C正确,D错误。
答案 BC
带电粒子在匀强磁场中的圆周运动

(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5(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(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线,中垂线与垂线的交点即为圆心,如图(b)。
图5
(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)计算来确定。
(3)时间的计算方法
方法一由圆心角求:t=T;
方法二由弧长求:t=。

(1)直线边界