(配套教参)第九章 第2讲 磁场对运动电荷的作用-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

第2讲　磁场对运动电荷的作用 一、洛伦兹力 1．定义：磁场对运动电荷的作用力。 2．大小 (1)v∥B时，F＝0； (2)v⊥B时，F＝qvB； (3)v与B的夹角为θ时，F＝qvBsin θ。 3．方向 (1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向。 (2)方向特点：F⊥B，F⊥v。即F垂直于B、v决定的平面。(注意B和v可以有任意夹角) 4．通电导体所受的安培力是导体内所有运动电荷所受的洛伦兹力的宏观表现。 二、带电粒子在匀强磁场中(不计重力)的运动 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。 3．基本公式 (1)轨迹半径公式r＝ (2)周期公式T＝＝ 注意：带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速率无关。 一、易混易错判断 1．运动的电荷在磁场中一定会受到磁场力的作用。(×) 2．洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直。(×) 3．公式T＝说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比。(×) 4．由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力可能做功。(×) 5．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷有关。(√) 6．荷兰物理学家洛伦兹提出磁场对运动电荷有作用力的观点。(√) 7．英国物理学家汤姆孙发现电子，并指出：阴极射线是高速运动的电子流。(√) 二、经典小题速练 1．(人教版教材原题改编)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(　　) 解析：B　根据左手定则可知，选项A中F方向应为竖直向上，选项A错误；根据左手定则可知，选项B正确；选项C与选项D中电荷运动方向与磁感应强度方向平行，运动电荷不受洛伦兹力，选项C、D错误。 2．(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 解析：BC　带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力qvB＝m，可得R＝，又T＝，可知B、C正确。 3．在探究射线性质的过程中，让质量为m1、带电荷量为2e的α粒子和质量为m2、带电荷量为e的β粒子，分别垂直于磁场方向射入同一匀强磁场中，发现两种粒子沿半径相同的圆轨道运动。则α粒子与β粒子的动能之比是(　　) A.　　　　　 B. C. D. 解析：D　带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有qvB＝m，动能为Ek＝mv2，联立可得Ek＝，由题意知α粒子和β粒子所带电荷量之比为2∶1，故α粒子和β粒子的动能之比为＝＝，故D正确。 考点一　对洛伦兹力和半径、周期公式的理解与应用(基础考点) 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。 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，二者性质相同，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。 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 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不做功 解析：D　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速度方向，不改变带电粒子的速度大小；洛伦兹力对带电粒子不做功。故D正确。 2. (洛伦兹力的方向)(2023·辽宁省高考一轮复习联考)如图所示，真空中竖直放置一长直细金属导线MN，电流向上。空间中做一与导线同轴的半径为R的柱面。光滑绝缘管ab水平放置，端点a、b分别在柱面上。半径略小于绝缘管内径的带正电小球自a点以速度v0向b点运动过程中，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，洛伦兹力方向向上 解析：C　如图为俯视图，根据右手螺旋定则，