第10章 第2讲 磁场对运动电荷的作用-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 新教材 新高考）

第2讲　磁场对运动电荷的作用 授课提示：对应学生用书第256页 一、洛伦兹力的大小和方向 1．定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力称为洛伦兹力。 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：左手定则 掌心——磁感线从掌心垂直进入。 四指——指向正电荷运动的方向即电流方向。 拇指——指向正电荷所受洛伦兹力的方向。 (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．洛伦兹力的特点：洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，只改变带电粒子速度的方向，洛伦兹力对带电粒子不做功。 二、带电粒子在匀强磁场中的运动 1．若v∥B，则粒子不受洛伦兹力，在磁场中做匀速直线运动。 2．若v⊥B，则带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。 3．半径和周期公式 (1)由qvB＝m，得r＝。 (2)由v＝，得T＝。 授课提示：对应学生用书第256页 考点一　洛伦兹力的理解与应用　 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 典例1　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]　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。 [答案]　D 典例2　图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是(　　) A．向上　　　　　　　　 B．向下 C．向左 D．向右 [解析]　根据题意，由安培定则可知，b、d两通电直导线在O点产生的磁场相抵消，a、c两通电直导线在O点产生的磁场方向均向左，所以四条通电直导线在O点产生的合磁场方向向左。由左手定则可判断带电粒子所受洛伦兹力的方向向下，B正确。 [答案]　B 1.(洛伦兹力的特点)(多选)如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电。现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则(　　) A．经过最高点时，三个小球的速度相等 B．经过最高点时，甲球的速度最小 C．甲球的释放位置比乙球的高 D．运动过程中三个小球的机械能均保持不变 解析：设磁感应强度为B，圆形轨道半径为r，三个小球质量均为m，它们恰好通过最高点时的速度分别为v甲、v乙和v丙，则mg＋q甲v甲B＝，mg－q乙v乙B＝，mg＝，显然，v甲>v丙>v乙，A、B错误；三个小球在运动过程中，只有重力做功，即它们的机械能守恒，D正确；甲球在最高点处的动能最大，因为势能相等，所以甲球的机械能最大，甲球的释放位置最高，C正确。 答案：CD 2．(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 解析：图甲中，由竖直上抛运动的最大高度公式得h1＝；图丙中，当加上电场时，由运动的分解可知，在竖直方向上，有v02＝2gh3，所以h1＝h3，故A正确；图乙中，洛伦兹力改变速度的方向