专题18安培力与洛伦兹力-2022年高考物理一轮复习讲重点（人教版2019）

学科网（北京）股份有限公司 专题18安培力与洛伦兹力 1.知道质谱仪的构造及工作原理，会求粒子的比荷. 2.掌握安培力的公式F＝IlBsin θ，并会进行有关计算. 3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理． 4.知道什么是洛伦兹力. 5.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小. 6.带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题.学习目标 知识链接 质谱仪 1．质谱仪构造：主要构件有加速电场、偏转磁场和照相底片． (1)带电粒子经过电压为U的加速电场加速，qU＝mv2. (2)垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动，r＝，可得r＝. 3．分析：从粒子打在底片D上的位置可以测出圆周的半径r，进而可以算出粒子的比荷． 安培力的方向 1．安培力：通电导线在磁场中受的力． 2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． 安培力的大小 1．垂直于磁场B的方向放置的长为l的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝IlB. 2．当磁感应强度B的方向与电流方向成θ角时，公式F＝IlBsin_θ. 洛伦兹力的方向 左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反． 带电粒子在匀强磁场中的运动 1．若v∥B，带电粒子以速度v做匀速直线运动，其所受洛伦兹力F＝0. 2．若v⊥B，此时初速度方向、洛伦兹力的方向均与磁场方向垂直，粒子在垂直于磁场方向的平面内运动． (1)洛伦兹力与粒子的运动方向垂直，只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小． (2)带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力． 专项训练 1．如图所示，通电直导线在匀强磁场中所受安培力方向正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．根据左手定则可判断安培力竖直向上，所以A正确； B．电流方向与磁场方向平行，则安培力为0，所以B错误； C．根据左手定则可判断安培力竖直向上，所以C错误； D．根据左手定则可判断安培力垂直纸面向外，所以D错误； 故选A。 2．光滑水平面中，平行四边形区域之外有垂直纸面向里（磁场未画出）的有界匀强磁场，磁感应强度为B，现有一质量为m，电荷量为q（）的粒子从A点沿垂直于边以某一速度射入平行四边形区域中，并从边上的E点垂直进入磁场，结果粒子恰好可通过平行四边形的某一顶点，已知，，，，关于此粒子的运动过程，下列说法正确的是（　　） A．粒子在磁场中转过的圆心角不可能为 B．粒子在磁场中运动的时间不可能为 C．粒子不可能再次通过A点 D．粒子的速度可能为 【答案】D 【解析】B．粒子由A点从边上的E点垂直进入磁场，根据几何关系可知 粒子从E射出恰好通过C点时有 根据 可得 转过的圆心角为 在磁场中运动的时间为 粒子从E射出恰好通过D点时有 转过的圆心角为 在磁场中运动的时间 B错误； ACD．当粒子通过D点继续运动，在边上距D点L的位置进入平行四边形，此时圆心角为。当粒子运动的速度为时，根据 轨道半径为 粒子将从之间垂直于进入平行四边形区域后做匀速运动，垂直边射出进入磁场后做匀速圆周运动，可通过A点，此时转过的圆心角为 AC错误D正确。 故选D。 3．如图所示，在x轴上方存在垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角（0<θ<π）以速率v发射一个带正电的粒子（重力不计）。则下列说法正确的是（　　） A．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短 B．若v一定，θ越大，则粒子离开磁场的位置距O点越远 C．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大 D．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短 【答案】A 【解析】正粒子从磁场边界入射做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，有： 从而 当θ为锐角时，画出正粒子运动轨迹如图所示： 由几何关系可知，入射点与出射点： 而粒子在磁场的运动时间 与速度无关。 当θ为钝角时，画出正粒子运动轨迹如图所示： 由几何关系入射点与出射点： 而粒子在磁场中运动时间 与第一种情况相同。 A．若v一定，θ越大，从时间公式可以看出运动时间越短，故A正确； B．若v一定，θ为锐角越大时，则Oa就越大，但θ为钝角越大时，由上式可以看出Oa却越小，故B错误； C．粒子运动的角速度 显然与速度无关，即v越大时，ω不变，故C错误； D．运动时间无论是锐角还是钝角，时间均为，与速度无关。即若θ一定，无论v大小如何，则粒子在