高中物理復習11-2第2講磁場對運動電荷的作用課件

第2講磁場對運動電荷的作用課

程

標

準素

養(yǎng)

目

標1.通過實驗，認識洛倫茲力．能判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大?。?.能用洛倫茲力分析帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動．物理觀念：知道洛倫茲力的大小和方向．科學思維：能比較安培力與洛倫茲力，能分析解決帶電粒子在勻強磁場中運動的問題．考點一考點一對洛倫茲力的理解及應用【必備知識·自主落實】1．定義：磁場對________的作用力叫洛倫茲力．2．大小(1)v∥B時，F(xiàn)＝________；(2)v⊥B時，F(xiàn)＝________；(3)v與B的夾角為θ時，F(xiàn)＝________．如圖所示．運動電荷0qvBqvBsinθ3．洛倫茲力的方向

注意區(qū)分正、負電荷(1)判定方法：左手定則，注意四指應指向________電荷運動的方向或________電荷運動的反方向；(2)方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥v，即F垂直于________決定的平面(注意B和v不一定垂直)．正負B、v【關鍵能力·思維進階】1.圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，導線中通有大小相同的電流，方向如圖所示．一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是(

)A．向上B．向下C．向左D．向右答案：B解析：根據(jù)題意，由安培定則可知，b、d兩通電直導線在O點產(chǎn)生的磁場相抵消，a、c兩通電直導線在O點產(chǎn)生的磁場方向均向左，所以四根通電直導線在O點產(chǎn)生的合磁場方向向左，由左手定則可判斷帶電粒子所受洛倫茲力的方向向下，B正確．2．[2023·海南卷]如圖所示，帶正電的小球豎直向下射入垂直紙面向里的勻強磁場，關于小球運動和受力的說法正確的是(

)A.小球剛進入磁場時受到的洛倫茲力水平向右B．小球運動過程中的速度不變C．小球運動過程中的加速度保持不變D．小球受到的洛倫茲力對小球做正功答案：A解析：小球剛進入磁場時速度方向豎直向下，由左手定則可知，小球剛進入磁場時受到的洛倫茲力方向水平向右，A對；小球運動過程中，受重力和洛倫茲力的作用，且合力不為零，所以小球運動過程中的速度變化，B錯；小球受到的重力不變，洛倫茲力時刻變化，則合力時刻變化，加速度時刻變化，C錯；洛倫茲力永不做功，D錯．

答案：B

思維提升1.洛倫茲力的特點(1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負電荷．(2)當電荷運動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化．(3)運動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用．(4)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)，二者是相同性質的力，都是磁場力．(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功．考點二

勻速直線勻速圓周

【關鍵能力·思維進階】1．帶電粒子在有界磁場中運動的常見情形(1)直線邊界(進出磁場具有對稱性，如圖所示)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)(3)圓形邊界①圓形邊界的對稱性：粒子沿半徑方向進入有界圓形磁場區(qū)域時，出射時速度方向的反向延長線必經(jīng)過該區(qū)域圓的圓心，如圖甲．②若粒子射入磁場時速度方向與入射點對應半徑夾角為θ，則粒子射出磁場時速度方向與出射點對應半徑夾角也為θ，如圖乙．2．圓心的確定方法方法一若已知粒子軌跡上的兩點的速度方向，則可根據(jù)洛倫茲力F⊥v，分別確定兩點處洛倫茲力F的方向，其交點即為圓心，如圖(a)；方法二若已知粒子運動軌跡上的兩點和其中某一點的速度方向，則可作出此兩點的連線(即過這兩點的圓弧的弦)的中垂線，中垂線與速度垂線的交點即為圓心，如圖(b)．

考向1帶電粒子在直線邊界磁場中運動例1(多選)[2024·九省聯(lián)考黑龍江、吉林卷]空間中存在垂直于xOy平面的磁場，x＝a兩側的勻強磁場方向相反，x＞a區(qū)域的磁感應強度大小為x＜a區(qū)域的2倍．不同帶電粒子以速率v0由原點沿xOy平面射入該磁場，則粒子的軌跡可能為下圖中的(

)答案：ABD

考向2帶電粒子在圓形邊界磁場中運動例2(多選)[2023·全國甲卷]光滑剛性絕緣圓筒內存在著平行于軸的勻強磁場，筒上P點開有一個小孔，過P的橫截面是以O為圓心的圓，如圖所示．一帶電粒子從P點沿PO射入，然后與筒壁發(fā)生碰撞．假設粒子在每次碰撞前、后瞬間，速度沿圓上碰撞點的切線方向的分量大小不變，沿法線方向的分量大小不變、方向相反；電荷量不變．不計重力．下列說法正確的是(

)A．粒子的運動軌跡可能通過圓心OB．最少經(jīng)2次碰撞，粒子就可能從小孔射出C．射入小孔時粒子的速度越大，在圓內運動時間越短D.每次碰撞后瞬間，粒子速度方向一定平行于碰撞點與圓心O的連線答案：BD解析：假設粒子帶負電，第一次從A點和筒壁發(fā)生碰撞如圖，O1為圓周運動的圓心由幾何關系可知∠O1AO為直角，即粒子此時的速度方向為OA，說明粒子在和筒壁碰撞時速度會反向，由圓的對稱性在其它點撞擊同理，D正確；

假設粒子運動過程過O點，則過P點的速度的垂線和OP連線的中垂線是平行的不能交于一點確定圓心，由圓形對稱性撞擊筒壁以后的A點的速度垂線和AO連線的中垂線依舊平行不能確定圓心，則粒子不可能過O點，A錯誤；由題意可知粒子射出磁場以后的圓心組成的多邊形應為以筒壁的內接圓的多邊形，最少應為