2023版新教材高考物理一轮复习 第十一章 磁场安培力与洛伦兹力 第2讲 磁场对运动电荷的作用学生用书.docx

第2讲磁场对运动电荷的作用

【必备知识·自主排查】
一、洛伦兹力的大小和方同
1．定义：磁场对________的作用力．

2．大小
(1)v∥B时，F＝________；
(2)v⊥B时，F＝________；
(3)v与B的夹角为θ时，F＝____________．如图所示．
3．方向
(1)判定方法：左手定则
掌心——磁感线________穿入掌心．
四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的________．
拇指——指向________的方向．
(2)方向特点：F⊥B，F⊥v.即F垂直于________决定的平面．(注意B和v可以有任意夹角)，如图所示．

4．做功：洛伦兹力________．
二、带电粒子在匀强磁场中的运动
1．若v∥B，则带电粒子以入射速度v做________运动．
2．若v⊥B，则带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做________运动，如图所示．

3．v与B既不平行也不垂直时，带电粒子在磁场中做________．
4．基本公式
(1)向心力公式：qvB＝________；
(2)轨道半径公式：r＝________；
(3)周期公式：T＝2πrv→T＝________．
注意：带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速率________．

【教材拓展】
1.[人教版选择性必修第二册P7的“演示”改编]汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．如图所示，把电子射线管(阴极射线管)放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是()

A．向上 B．向下
C．向左 D．向右
2．[人教版选择性必修第二册P9的“思考与讨论”改编]电视机显像管应用了电子束磁偏转的原理．如图所示，电子束经电子枪加速后进入偏转磁场，然后打在荧光屏上产生亮点．没有磁场时，亮点在O点；加上磁场后，亮点的位置偏离O点．以下说法正确的是()

A．仅增大加速电压，亮点将远离O点
B．仅减小磁感应强度，亮点将远离O点
C．增大加速电压同时增大磁感应强度，亮点可能远离O点
D．增大加速电压同时减小磁感应强度，亮点可能远离O点

【关键能力·分层突破】
考点一洛伦兹力的理解与应用
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)洛伦兹力一定不做功．
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，二者是相同性质的力，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．

【跟进训练】
1.关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是()
A．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力作用
B．通电导线在磁场中一定受到安培力作用
C．洛伦兹力一定对运动电荷不做功
D．安培力一定对通电导线不做功
2．[2022·北京海淀区模拟]如图所示，在赤道处，将一小球向东水平抛出，落地点为a；给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是()

A．无论小球带何种电荷，小球仍会落在a点
B．无论小球带何种电荷，小球下落时间都会延长
C．若小球带负电荷，小球会落在更远的b点
D．若小球带正电荷，小球会落在更远的b点
3．如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中．质量为m、电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是()

A．滑块受到的摩擦力不变
B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关
C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下
D．B很大时，滑块可能静止于斜面上

考点二带电粒子在匀强磁场中的运动
1．带电粒子在有界磁场中运动的常见情形
(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
①圆形边界的对称性：粒子沿半径方向进入有界圆形磁场区域时，若入射速度方向指向匀强磁场区域圆的圆心，则出射时速度方向的反向延长线必经过该区域圆的圆心，如图甲．
②若粒子射入磁场时速度方向与入射点对应半径夹角为θ，则粒子射出磁场时速度方向与出射点对应半径夹角也为θ，如图乙．

2．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(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)．

3．半径的计算方法
方法一由物理方法求：半径R＝mvqB；
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．
4．时间的计算方法
方法一由圆心角求：