2024届高考物理一轮复习讲义：18.2 磁场对运动电荷的作用力

18.1 磁场对运动电荷的作用力 要点一.洛伦兹力的方向 1.洛伦兹力 运动电荷在磁场中所受的力叫做----洛伦兹力。 （安培力是洛伦兹力的宏观表现） 2.洛伦兹力的方向 1.方向判断----左手定则 决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向． ①四指：四指指向正电荷运动反向（负电荷运动反方向）。 ②掌心：磁感线穿过掌心。 ③拇指：大拇指方向即为受力方向。 2.方向特点 F⊥B，F⊥v，即F垂直于B、v决定的平面．(但B与v不一定垂直，可以有任意夹角) 要点二.洛伦兹力的大小 1. 由安培力公式推导洛伦兹力公式 设导体内单位体积上自由电荷数为n，自由电荷的电荷量为q，定向移动的速度为v，设长度为L的导线中的自由电荷在t秒内全部通过面积为S的截面A，则通过电荷量Q，如下图所示。 根据电流定义式I＝可得，I＝＝nqvS 根据安培力公式F安＝BIl可得，F安＝nqvSlB 洛伦兹力F洛＝，故F洛＝qvB 2. 洛伦兹力的大小及特点 1.洛伦兹力的大小 公式：F＝qvB ①v∥B时，F＝0； ②v⊥B时，F＝qvB； ③v与B的夹角为θ时，F＝qvBsin θ. ④当电荷在磁场中静止时：F=0。 2.洛伦兹力的特点 （1）洛伦兹力的方向总是垂直于电荷速度方向和磁场方向确定的平面. （2）洛伦兹力的大小和方向随电荷速度的变化而变化. （3）当电荷平行磁场运动时不受洛伦兹力作用. （4）洛伦兹力一定不做功. 3. 洛伦兹力与安培力的关系 ①安培力是洛伦兹力的宏观表现； ②不能认为安培力等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，导体静止时能这样认为； ③洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功。 洛伦兹力、安培力、电场力比较： 洛伦兹力 安培力 电场力 产生 条件 磁场中的运动电荷，（v与B不平行） 磁场中的通电导线（I与B不平行） 电场中的电荷 大小 F＝qvB（v⊥B） F＝BLI（L⊥B） F＝qE 方向 F⊥B且F⊥v F⊥B且F⊥I 正电荷受力与电场方向相同 做功 任何情况下都不做功 安培力做功与路径有关 电场力做功与路径无关 联系 安培力是洛伦兹力的宏观表现 要点三.带电粒子在洛伦兹力作用下的动力学问题 1.洛伦兹力大小、方向与运动状态有关，分析问题时，需要考虑运动对受力的影响，综合分析物体受力及运动情况。 2.此类问题往往会存在临界状态，需要分析临界条件。 3.涉及洛伦兹力的能量问题时，牢记洛伦兹力不做功即可。 页 2 学科网（北京）股份有限公司 题型1.洛伦兹的定义及特点 经典例题 典例1 关于电场和磁场对电荷的作用，下列说法中正确的是（　　） A．电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用 B．洛伦兹力对运动电荷一定不做功，电场力一定会对运动电荷做功 C．正电荷受洛伦兹力的方向与电荷所在处的磁场方向相同 D．负电荷受洛伦兹力的方向与电荷所在处的磁场方向垂直 典例2 关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是（　　） A．电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 B．安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观表现 C．电场力一定沿电场方向，洛伦兹力一定沿磁场方向 D．安培力、洛伦兹力和电场力都可以做功 典例3 电荷量为的粒子，在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（　　） A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同 B．如果把改为，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变 C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用 D．带电粒子受到的洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度越小 典例4 关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是(　　) A．电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止在磁场中，也可能受到洛伦兹力 B．电场力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功 C．电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上 D．只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用 题型2.洛伦兹的方向判断及大小计算 经典例题 典例1 如图，某匀强磁场的方向垂直于纸面向里，一带正电的粒子沿图中所示方向垂直射入磁场，不计粒了的重力。则粒子的运动轨迹（　　） A．可能为圆弧a B．可能为直线b C．可能为圆弧c D．沿a、b、c都有可能 典例2 图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中方向正确的是（　　） A． B． C． D． 典例3 甲、乙两个带电粒子带电量分别为和，运动速度分别为和，当它们都进入到同一匀强磁场，且速度方向都与磁场方向垂直时，甲、乙受到的洛伦兹力大小之比为（ ） A． B． C． D． 巩