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第2讲 磁场对运动电荷(带电体)的作用
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[主干知识·梳理]
一、洛伦兹力、洛伦兹力的方向和大小
1.洛伦兹力:磁场对__________的作用力叫洛伦兹力。
运动电荷
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2.洛伦兹力的方向
(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B和v决定的________。
垂直
反方向
洛伦兹力
平面
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3.洛伦兹力的大小
(1)当v∥B时,洛伦兹力F=____。(θ=0°或180°)
(2)当v⊥B时,洛伦兹力F=________。(θ=90°)
(3)当v=0时,洛伦兹力F=0。
0
qvB
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二、带电粒子在匀强磁场中的运动
1.若v∥B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做__________运动。
2.若v⊥B,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做___________运动。
如图,带电粒子在磁场中,①中粒子做___________运动,②中粒子做___________运动,③中粒子做____________运动。
匀速直线
匀速圆周
匀速圆周
匀速直线
匀速圆周
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3.半径和周期公式(v⊥B)
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[易错易混·诊断]
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
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。
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(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。( )
√
×
√
×
√
×
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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。
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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。
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3.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 正电荷受力方向与电场方向相同,负电荷受力方向与电场方向相反
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
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1.如图所示,M、N为两根垂直纸面的平行长直导线,O为M、N连线中点,一电子沿过O点垂直纸面的直线向外射出,当两导线同时通有如图方向电流时,该电子将( )
A.向上偏转
B.向下偏转
C.向左偏转
D.向右偏转
D
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解析:根据右手螺旋定则可知,M、N两导线在O点形成的磁场方向都是向上的,故O点处合磁场方向向上,电子沿过O点垂直纸面的直线向外射出时,由左手定则可知,电子受洛伦兹力向右偏转。
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2.(2023·北京海淀模拟)如图所示,在一通有恒定电流的长直
导线的右侧,有一带正电的粒子以初速度v0沿平行于导线
的方向射出。若粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计,现用虚线表示粒子