第十章 第2讲 磁场对运动电荷的作用-【金版教程】2024高考物理一轮复习解决方案全书word（新教材）

金版教程 高考科学复习解决方案 物理 第讲　磁场对运动电荷的作用 [教材阅读指导] (对应人教版选择性必修第二册相关内容及问题) 　第一章第2节阅读“洛伦兹力的方向”这一部分内容，体会洛伦兹力既与速度垂直，又与磁场垂直，即垂直于速度和磁场所确定的平面。思考：洛伦兹力做功有什么特点？ 提示：因洛伦兹力总与速度垂直，故总不做功。 　第一章第2节“洛伦兹力的大小”这部分的[思考与讨论]，洛伦兹力与安培力是什么关系？ 提示：导线中运动电荷所受洛伦兹力的矢量和在宏观上表现为安培力。 　第一章第2节“电子束的磁偏转”这部分的[思考与讨论]第3问。 提示：偏转磁场先垂直纸面向里减小至零，再从零开始垂直纸面向外增大。 　第一章第3节阅读“带电粒子在匀强磁场中的运动”这一部分内容，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动需要满足什么条件？ 提示：磁场必须是匀强磁场，带电粒子初速度方向与磁场垂直。 　第一章第3节阅读“带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期”这一部分内容，带电粒子在磁场中做圆周运动的速度越大，周期越小吗？ 提示：不是，由T＝可知，带电粒子运动周期与速度大小无关。 物理观念　洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力公式 1.洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。 2．洛伦兹力的方向 (1)用左手定则判定：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。 (2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面(注意B和v可以有任意夹角)。 由于F始终垂直于v的方向，故洛伦兹力永不做功。 3．洛伦兹力的大小：F＝qvB sin θ，其中θ为电荷运动方向与磁场方向之间的夹角。 (1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时，F＝qvB。 (2)当电荷运动方向与磁场方向平行时，F＝0。 (3)当电荷在磁场中静止时，F＝0。 物理观念　带电粒子在匀强磁场中的运动 1．两种特殊运动 (1)若v∥B，带电粒子以入射速度v做匀速直线运动。 (2)若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做匀速圆周运动。 2．基本公式 向心力公式：qvB＝m＝mr。 3．导出公式 (1)轨道半径：r＝。 (2)周期：T＝＝。 注意：T、f和ω的大小与轨道半径r和运行速率v无关，只与磁场的磁感应强度B和粒子的比荷有关。比荷相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中T、f、ω相同。 一 堵点疏通 1．带电粒子在磁场中运动时，一定会受到磁场力的作用。(　　) 2．洛伦兹力的方向垂直于B和v决定的平面，洛伦兹力对带电粒子永远不做功。(　　) 3．根据公式T＝，可知带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比。(　　) 4．用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指指向电荷的运动方向。(　　) 5．带电粒子在磁场中运动时的轨道半径与粒子的比荷成正比。(　　) 6．当带电粒子进入匀强磁场时，若v与B夹角为锐角，带电粒子的轨迹为螺旋线。(　　) 答案　1.×　2.√　3.×　4.×　5.×　6.√ 二 对点激活 1．(人教版选择性必修第二册·第一章第2节[练习与应用]T2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　B 解析　由左手定则知A中力F的方向应竖直向上，B中力F的方向应竖直向下，C、D中速度v与磁感应强度B平行，不受洛伦兹力，故B正确，A、C、D错误。 2. (人教版选择性必修第二册·第一章第3节[练习与应用]T3)如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带负电荷的粒子，不计重力，从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知v与x轴成60°角，OP＝a。 (1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小； (2)求带电粒子穿过第一象限所用的时间。 答案　(1)　(2) 解析　(1)作粒子通过P、Q两点速度方向的垂线，两垂线的交点即为粒子在磁场中运动的轨迹圆心O′，画出粒子在第一象限运动的轨迹如图，可知运动的轨迹半径为R＝ 洛伦兹力提供向心力，有 qvB＝m 联立解得B＝。 (2)由运动轨迹图可知，圆弧轨迹对应的圆心角为θ＝120° 粒子通过第一象限所需时间t＝·T＝ 而周期T＝ 联立解得t＝。 考点一　洛伦兹力的特点及应用 [科学思维梳理] 1．洛伦兹力的特点 (1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即洛伦兹力永不做功。 (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)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力的方向时，要注意使四指指向电荷运动的反方向。 2．洛伦兹