第9章 第2讲 带电粒子在磁场中的运动（课件PPT）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第2讲　带电粒子在磁场中的运动 一、洛伦兹力 1．定义：__________在磁场中受到的力称为洛伦兹力。 2．方向 (1)判定方法：左手定则 掌心——磁感线垂直穿入掌心； 四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的________； 拇指——指向洛伦兹力的方向。 (2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的______。 运动电荷 反方向 平面 qvB 匀速直线 匀速圆周 0 情境创设 如图所示，是洛伦兹力演示仪，它可以研究带电粒子在磁场中的偏转情况。 微点判断　 (1)运动的电子在磁场中因受洛伦兹力的作用发生偏转。 ( ) (2)电子的速度越大，运动半径越大。 ( ) (3)电子的速度越大，运动周期越大。 ( ) (4)增大磁场的磁感应强度，电子运动半径变大。 ( ) (5)增大磁场的磁感应强度，电子运动周期变小。 ( ) (6)洛伦兹力对运动的电子做正功。 ( ) √ √ × × √ × (一) 洛伦兹力的大小和方向(固基点) [题点全练通] 1．[洛伦兹力的理解] 下列说法正确的是 (　 ) A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用 B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度 D．洛伦兹力对带电粒子永不做功 解析：运动电荷速度方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变带电粒子的速度大小，洛伦兹力对带电粒子永不做功，故D正确。 答案：D 2．[洛伦兹力的方向判断] 下面四幅图均表示了磁感应强度B，电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系，其中正确的是 (　 ) 解析：根据左手定则可知，A、C、D错误，B正确。 答案：B 3．[洛伦兹力的大小] (2023·南充模拟)真空中竖直放置一通电长直细导线，俯视图如图所 示。以导线为圆心作圆，光滑绝缘管ab水平放置，两端恰好落在圆 周上。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以速度v0向b端运 动过程中，下列说法正确的是 (　 ) A．小球先加速后减速 B．小球受到的洛伦兹力始终为零 C．小球在ab中点受到的洛伦兹力为零 D．小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向竖直向外 解析：根据安培定则可知，直导线产生的磁场的磁感线如图中虚 线所示，洛伦兹力始终与小球运动方向垂直，故不做功，小球速 率不变，A错误；当运动到ab中点时，磁感线与速度方向平行， 所受洛伦兹力为零，自a端到中点洛伦兹力竖直向下，中点至b端洛伦兹力竖直向上，B、D错误，C正确。 答案：C 4．[洛伦兹力与电场力的比较] (多选)带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2；若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3；若加上竖直向上的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h4，如图所示。不计空气阻力，则 (　 ) A．一定有h1＝h3 B．一定有h1＜h4 C．h2与h4无法比较 D．h1与h2无法比较 答案：AC　 [要点自悟明] 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)洛伦兹力永不做功。 2．洛伦兹力与电场力的比较   洛伦兹力 电场力 产生条件 v≠0且v不与B平行 电荷处在电场中 大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE 方向 F⊥B且F⊥v 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，可能做负功，也可能不做功 (二) 半径公式和周期公式的应用(固基点) [题点全练通] 1．[半径公式、周期公式的理解] (选自鲁科版新教材)(多选)在同一匀强磁场中，两带电量相等的粒子，仅受磁场力作用，做匀速圆周运动。下列说法正确的是 (　 ) A．若速率相等，则半径必相等 B．若质量相等，则周期必相等 C．若动量大小相等，则半径必相等 D．若动能相等，则周期必相等 答案：BC　 答案：B 3．[半径公式与动量守恒定律的综合应用] K－介子的衰变方程为：K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负电，π0介子不带电。如图，匀强磁场的方向垂直纸面向外，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入，其轨迹为图中的虚线圆弧，若K－介子在磁场中发生衰变，则衰变产生的π－介子和π0介子的运动轨迹可能是 (　 ) 答案