1、基礎(chǔ)課時(shí)23磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用,知識(shí)梳理,知識(shí)點(diǎn)一、洛倫茲力、洛倫茲力的方向和洛倫茲力的公式 1.洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)_的作用力叫洛倫茲力。 2.洛倫茲力的方向 (1)判定方法：左手定則： 掌心磁感線_穿入掌心； 四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的_； 拇指指向_的方向。 (2)方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)v，即F垂直于B和v決定的_。,運(yùn)動(dòng)電荷,垂直,反方向,洛倫茲力,平面,3.洛倫茲力的大小 (1)vB時(shí)，洛倫茲力F_。(0或180) (2)vB時(shí)，洛倫茲力F_。(90) (3)v0時(shí)，洛倫茲力F_。 知識(shí)點(diǎn)二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1.若vB，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做_運(yùn)動(dòng)。

2、2.若vB，帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做_運(yùn)動(dòng)。 3.半徑和周期公式：(vB),0,0,qvB,勻速直線,勻速圓周,思考 (1)洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功嗎？它是否改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的方向？ (2)電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力作用嗎？電荷在磁場(chǎng)中一定受洛倫茲力作用嗎？ (3)試畫出圖1中幾種情況下帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。,圖1,診斷自測(cè),1.下列各圖中，運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是(),解析根據(jù)左手定則，A中F方向應(yīng)向上，B中F方向應(yīng)向下，故A錯(cuò)誤、B正確；C、D中都是vB，F(xiàn)0，故C、D都錯(cuò)。 答案B,2.一螺線管中通有從左向右看

3、逆時(shí)針方向的電流，一帶正電粒子沿螺線管的中心軸線從左向右運(yùn)動(dòng)，粒子重力不計(jì)，如圖2所示，則下列說法中正確的是(),圖2 A.粒子逆著磁感線進(jìn)入螺線管內(nèi)，洛倫茲力做負(fù)功，粒子做減速直線運(yùn)動(dòng) B.粒子順著磁感線進(jìn)入螺線管內(nèi)，洛倫茲力做正功，粒子做加速直線運(yùn)動(dòng) C.粒子可能在螺線管中心軸線上做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) D.粒子不受洛倫茲力作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng),解析因通電螺線管的磁場(chǎng)等同于條形磁鐵的磁場(chǎng)，管內(nèi)部磁感線與中心軸線平行，粒子沿磁感線運(yùn)動(dòng)不受洛倫茲力作用，粒子沿螺線管中心軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng)；另外，無(wú)論帶電粒子沿什么方向射入磁場(chǎng)，洛倫茲力永不做功，所以只有選項(xiàng)D正確。 答案D,3.如圖3所示，重力不計(jì)、初

4、速度為v的正電荷，從a點(diǎn)沿水平方向射入有明顯左邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，若邊界右側(cè)的磁場(chǎng)范圍足夠大，該電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后(),圖3 A.動(dòng)能發(fā)生改變 B.運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)完整的圓，正電荷始終在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) C.運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半圓，并從a點(diǎn)上方某處穿出邊界向左射出 D.運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半圓，并從a點(diǎn)下方某處穿出邊界向左射出,C,4.(2015山西長(zhǎng)治一模)如圖4所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)，從A點(diǎn)沿半徑方向以速度v0垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并由B點(diǎn)射出，且AOB120，則該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為(),圖4,答案D,5.(多選)如圖5所

5、示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個(gè)小球中，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電?，F(xiàn)將三個(gè)小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過圓形軌道的最高點(diǎn)，則(),圖5,A.經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，三個(gè)小球的速度相等 B.經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，甲球的速度最小 C.甲球的釋放位置比乙球的高 D.運(yùn)動(dòng)過程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變,答案CD,考點(diǎn)一洛倫茲力的特點(diǎn)與應(yīng)用 1.洛倫茲力的特點(diǎn) (1)洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷速度方向和磁場(chǎng)方向確定的平面。 (2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化

6、時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化。 (3)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中不一定受洛倫茲力作用。 (4)根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力方向，但一定分正、負(fù)電荷。 (5)洛倫茲力一定不做功。 2.洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別 (1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場(chǎng)力。 (2)安培力可以做功，而洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。,【例1】(多選)(2015新課標(biāo)全國(guó)卷，19)有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域和，中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是中的k倍。兩個(gè)速率相同的電子分別在兩磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)。與中運(yùn)動(dòng)的電子相比，中的電子() A.運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑是中的k倍 B.加速度的大小是中的k倍 C.做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是中的k倍 D.做圓周運(yùn)動(dòng)的角

7、速度與中的相等,答案AC,反思總結(jié) 1.帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法,2.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功 因洛倫茲力始終與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力對(duì)粒子不做功。如果沒有其他外力對(duì)帶電粒子做功，在粒子的運(yùn)動(dòng)過程中就不會(huì)有能量之間的轉(zhuǎn)化。,【變式訓(xùn)練】 1.(2016江蘇淮安模擬)兩個(gè)質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b，以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖6所示。若不計(jì)粒子的重力，則下列說法正確的是(),圖6 A.a粒子帶正電，b粒子帶負(fù)電 B.a粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力較大 C.b粒子的動(dòng)能較大 D.b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),答案C,考

8、點(diǎn)二帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 情形一直線邊界(進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖所示),【例2】(多選)(2015湖北名校聯(lián)考)如圖7所示，直線MN上方存在范圍足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)子(質(zhì)量為m、電荷量為e)以速度v從O點(diǎn)沿與MN成30角的方向射入磁場(chǎng)中，若不計(jì)質(zhì)子重力，則(),圖7,答案AD,【變式訓(xùn)練】 2.(多選)如圖8，兩個(gè)初速度大小相同的同種離子a和b，從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打到屏P上。不計(jì)重力。下列說法正確的有(),圖8 A.a、b均帶正電 B.a在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的短 C.a在磁場(chǎng)中飛行的路程比b的短 D.a在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近,答案A

9、D,情形二平行邊界(存在臨界條件，如圖所示),圖9,答案AC,【變式訓(xùn)練】 3.(2016湖南長(zhǎng)沙模擬)如圖10所示，一個(gè)理想邊界為PQ、MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)寬度為d，方向垂直紙面向里。一電子從O點(diǎn)沿紙面垂直PQ以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)。若電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為2d。O在MN上，且OO與MN垂直。下列判斷正確的是(),圖10,答案D,情形三圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示),【例4】如圖11所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，C、D是水平線與圓周的交點(diǎn)，且CDR，AO是水平半徑。甲、乙兩粒子從A點(diǎn)以不同速度沿AO方向同時(shí)垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，甲、乙兩粒子恰好同時(shí)分

10、別擊中C、D兩點(diǎn)，不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用，則甲、乙兩粒子的速度之比為(),圖11,答案D,圖12,答案B,方法提煉 1.圓心的確定方法 方法一若已知粒子軌跡上的兩點(diǎn)的速度方向，則可根據(jù)洛倫茲力Fv，分別確定兩點(diǎn)處洛倫茲力F的方向，其交點(diǎn)即為圓心，如圖(a)； 方法二若已知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)和其中某一點(diǎn)的速度方向，則可作出此兩點(diǎn)的連線(即過這兩點(diǎn)的圓弧的弦)的中垂線，中垂線與垂線的交點(diǎn)即為圓心，如圖(b)。,1.(2015海南單科，1)如圖13所示，a是豎直平面P上的一點(diǎn)，P前有一條形磁鐵垂直于P，且S極朝向a點(diǎn)，P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場(chǎng)的共同作用下，在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過

11、a點(diǎn)。在電子經(jīng)過a點(diǎn)的瞬間，條形磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)該電子的作用力的方向(),圖13 A.向上 B.向下 C.向左 D.向右,解析條形磁鐵的磁感線在a點(diǎn)垂直P向外，電子在條形磁鐵的磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可得電子所受洛倫茲力的方向向上，A正確。 答案A,2.(2015新課標(biāo)全國(guó)卷，14)兩相鄰勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子(不計(jì)重力)，從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后，粒子的() A.軌道半徑減小，角速度增大 B.軌道半徑減小，角速度減小 C.軌道半徑增大，角速度增大 D.軌道半徑增大，角速度減小,答案D,3.(2015陜西渭南一模)在真空室中

12、，有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)質(zhì)子1、2和3分別以大小相等、方向如圖14所示的初速度v1、v2和v3經(jīng)過平板MN上的小孔O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，這三個(gè)質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔O的距離分別是s1、s2和s3，不計(jì)質(zhì)子重力，則有(),圖14 A.s1s2s3 B.s1s2s3 C.s1s3s2 D.s1s3s2,解析由已知條件可知三個(gè)質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相等。由于初速度v1和v3的方向與MN的夾角相等，所以這兩個(gè)質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡正好能組合成一個(gè)完整的圓，則這兩個(gè)質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔的距離是相等的，且小于軌跡圓的直徑；而初速度為v2的質(zhì)子方向與MN垂直，則它的運(yùn)動(dòng)軌跡正好是半圓，所以質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔的距離恰好是圓的直徑，即s1s3s2，D正確。 答案D,圖15,A.無(wú)論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，獲得初速度后的瞬間，小球在最低點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用 B.無(wú)論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，小球一定能到達(dá)環(huán)形