高考物理 磁场对运动电荷的作用复习学案-人教版高三全册物理学案.doc

学案41磁场对运动电荷的作用一、概念规律题组1．关于安培力和洛伦兹力下面说法中正确的是()A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B．安培力和洛伦兹力其本质都是磁场对运动电荷的作用力C．安培力和洛伦兹力二者是等价的D．安培力对通电导体能做功但洛伦兹力对运动电荷不能做功2．以下四个图是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动的方向v和磁场对负电荷的洛伦兹力F之间的相互关系图这四个图中画得正确的是(B、v、F两两垂直)()3．带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动下列说法中正确的是()A．只要速度大小相同所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为－q且速度反向大小不变则洛伦兹力的大小、方向均不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变二、思想方法题组4．一个质量为m、电荷量为q的粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动则下列说法中正确的是()A．它所受的洛伦兹力是恒定不变的B．它的速度是恒定不变的C．它的速度与磁感应强度B成正比D．它的运动周期与速度的大小无关图15．如图1所示在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成θ角的方向以相同的速度v射入磁场中则关于正、负电子下列说法不正确的是()A．在磁场中运动的时间相同B．在磁场中运动的轨道半径相同C．出边界时两者的速度相同D．出边界点到O点处的距离相等一、对洛伦兹力的理解1．洛伦兹力和安培力的关系洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．2．洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．(2)用左手定则判定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．3．洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件v≠0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力作用大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向与场方向的关系一定是F⊥BF⊥v与电荷电性无关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情况任何情况下都不做功可能做正功、负功也可能不做功力为零时场的情况F为零B不一定为零F为零E一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小也可以改变电荷运动的方向【例1】(2009·广东理基)带电粒子垂直匀强磁场方向运动时会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是()A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向二、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析方法1．圆心的确定如图2甲、乙所示试确定两种情况下圆弧轨道的圆心并总结此类问题的分析方法．图2图3总结两种情况下圆心的确定分别采用以下方法：(1)已知入射方向和出射方向时可通过入射点和出射点分别作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3所示图中P为入射点M为出射点)．(2)图4已知入射点和出射点的位置时可以通过入射点作入射方向的垂线连接入射点和出射点作其中垂线这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图4所示P为入射点M为出射点)．根据以上总结的结论可以分析下面几种常见的不同边界磁场中的运动规律：①直线边界(进出磁场具有对称性如图5(a)、(b)、(c)所示)图5②平行边界(存在临界条件如图6(a)、(b)、(c)所示)图6③圆形边界(沿径向射入必沿径向射出如图7所示)图72．半径的确定用几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径的大小．3．运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时其运动时间表示为：t＝eq\f(α360°)T(或t＝eq\f(α2π)T)．【例2】图8(2011·海南·10)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场图8中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷它们的电荷量、质量均不同但其比荷相同且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是()A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C．在磁场中运动时间相同的粒子其运动轨迹一定相同D．在磁场中运动时间越长的粒子其轨迹所对的圆心角一定越大[规范思维]【例3】如图9所示在某空间实验室中有两个靠在一起的等大的圆柱形区域分别存在着等大反向的匀强磁场磁感应强度B＝0.10T磁场区域半径r＝eq\f(23)eq\r(3)m左侧