（鲁京津琼）高考物理总复习 第九章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用教案-人教版高三全册物理教案.doc

第2讲磁场对运动电荷的作用知识排查洛伦兹力1.洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。2.洛伦兹力的方向(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且F⊥v即F垂直于B和v决定的平面。3.洛伦兹力的大小(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与B方向成θ角时洛伦兹力F＝qvBsin_θ(θ为任意角)。带电粒子在匀强磁场中的运动1.若v∥B带电粒子不受洛伦兹力在匀强磁场中做匀速直线运动。2.若v⊥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。3.半径和周期：(v⊥B)小题速练1.思考判断(1)带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用。()(2)洛伦兹力的方向可以与带电粒子的速度方向平行。()(3)公式T＝eq\f(2πrv)说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比。()答案(1)×(2)×(3)×2.[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B3.(2015·全国卷Ⅰ14)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后粒子的()A.轨道半径减小角速度增大B.轨道半径减小角速度减小C.轨道半径增大角速度增大D.轨道半径增大角速度减小解析分析轨道半径：带电粒子从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后粒子的速度v大小不变磁感应强度B减小由r＝eq\f(mvqB)可知轨道半径增大。分析角速度：由T＝eq\f(2πmqB)可知粒子在磁场中运动的周期增大根据ω＝eq\f(2πT)知角速度减小选项D正确。答案D对洛伦兹力的理解1.洛伦兹力的特点(1)利用左手定则判断洛伦兹力的方向注意区分正、负电荷。(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)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。(4)洛伦兹力永不做功。2.洛伦兹力与安培力的联系及区别(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。1.(2019·大兴区模拟)从太阳和其他星体发射出的高能粒子流在射向地球时由于地磁场的存在改变了运动方向对地球起到了保护作用。如图1为地磁场的示意图(虚线方向未标出)赤道上方的磁场可看成与地面平行若有来自宇宙的一束粒子流其中含有α(He的原子核)、β(电子)、γ(光子)射线以及质子沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空则在地磁场的作用下()图1A.α射线沿直线射向赤道B.β射线向西偏转C.γ射线向东偏转D.质子向北偏转解析赤道上方磁场方向与地面平行、由南向北根据左手定则可知带正电的α射线和质子向东偏转带负电的β射线向西偏转不带电的γ射线不偏转选项B正确。答案B2.如图2a是竖直平面P上的一点P前有一条形磁铁垂直于P且S极朝向a点P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()图2A.向上B.向下C.向左D.向右解析条形磁铁在a点产生的磁场方向垂直竖直平面P向外电子运动方向水平向右由左手定则可知电子所受洛伦兹力方向向上A项正确。答案A带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动问题1.带电粒子在匀强磁场中圆周运动圆心的确定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3甲；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)的中垂线中垂线与速度垂线的交点即为圆心如图乙。图32.带电粒子在常见的边界磁场中运动(1)直线边界的磁场：如图4所示粒子进出磁场具有对称性且粒子以多大的锐角θ射入磁场就以多大的锐角θ射出磁场；粒子进入磁场时的速度v垂直于边界时出射点距离入射点最远且dmax＝2R如图甲所示；同一出射点可能对应粒子的两个入射方向且一个“优弧”一个“劣弧”如图乙、丙所示。图4(2)平行直线边界的磁场：常见的临界情景和几何关系如图5所示。图5(3)矩形边界的磁场：如图6所示可能会涉及与边界相切、相交等临界问题。图6(4)三角形边界的磁场：如图7所示是正△ABC区域内某正粒子垂直AB方向进入磁场的粒子临界轨迹示意图。已知