第第2讲磁场对运动电荷的作用讲磁场对运动电荷的作用课 程 标 准1.通过实验，认识洛伦兹力能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小2能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动素 养 目 标物理观念：知道洛伦兹力的大小和方向科学思维：能比较安培力与洛伦兹力，能分析解决带电粒子在匀强磁场中运动的问题必备知识自主落实关键能力精准突破必必备知知识自主落自主落实一、洛伦兹力的大小和方向1定义：磁场对_的作用力2大小(1)vB时，F_；(2)vB时，F_；(3)v与B的夹角为时，F_如图所示运动电荷0qvBqvB sin 3洛伦兹力的方向注意区分正、负电荷(1)判定方法：左手定则，注意四指应指向_电荷运动的方向或_电荷运动的反方向；(2)方向特点：FB，Fv，即F垂直于_决定的平面(注意B和v不一定垂直)正负B、v二、带电粒子在匀强磁场中的运动1若vB，则带电粒子以入射速度v做_运动2若vB，则带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做_运动，如图所示3v与B既不平行也不垂直时，带电粒子在磁场中做螺旋状运动 处理方法是运动的合成与分解匀速直线匀速圆周走进科技如图所示，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(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.()关关键能力能力精准突破精准突破考点一对洛伦兹力的理解及应用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针 对 训 练1.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向右答案：B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，所以四根通电直导线在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2.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中质量为m、电荷量为Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是()A滑块受到的摩擦力不变B滑块到达地面时的动能与B的大小无关C滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下DB很大时，滑块可能静止于斜面上答案：C32023浙江高二月考(多选)如图甲，用强磁场将百万度高温的等离子体(等量的正离子和电子)约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩多个磁场才能实现磁约束，其中之一叫纵向场，图乙为其横截面的示意图，越靠管的右侧磁场越强尽管等离子体在该截面上运动的曲率半径远小于管的截面半径，但如果只有纵向场，带电粒子还会逐步向管壁“漂移”，导致约束失败不计粒子重力，下列说法正确的是()A正离子在纵向场中沿逆时针方向运动B发生漂移是因为带电粒子的速度过大C正离子向左侧漂移，电子向右侧漂移D正离子向下侧漂移，电子向上侧漂移答案：AD考点二带电粒子在匀强磁场中的运动1带电粒子在有界磁场中运动的常见情形(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)(3)圆形边界圆形边界的对称性：粒子沿半径方向进入有界圆形磁场区域时，若入射速度方向指向匀强磁场区域圆的圆心，则出射时速度方向的反向延长线必经过该区域圆的圆心，如图甲若粒子射入磁场时速度方向与入射点对应半径夹角为，则粒子射出磁场时速度方向与出射点对应半径夹角也为，如图乙2圆心的确定方法方法一若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，则可根据洛伦兹力Fv，分别确定两点处洛伦兹力F的方向，其交点即为圆心，如图(a)；方法二若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线，中垂线与垂线的交点即为圆心，如图(b)例1 2022辽宁卷(多选)粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器两个粒子先后从P点沿径向射入磁场，粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M点粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点装置内部为真空状态，忽略粒子重力及粒子间相互作用力下列说法正确的是()A粒子1可能为中子B粒子2可能为电子C若增大磁感应强度，粒子1可能打在探测器上的Q点D若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探测器上的Q点答案：AD例2 2022广东卷如图所示，一个立方体空间被对角平面MNPQ划分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的匀强磁场一质子以某一速度从立方体左侧垂直Oyz平面进入磁场，并穿过两个磁场区域下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是()答案：A规律方法带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法：针 对 训 练4.2022北京卷正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示下列说法正确的是()A磁场方向垂直于纸面向里B轨迹1对应的粒子运动速度越来越大C轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大D轨迹3对应的粒子是正电子答案：A答案：B62023山东滨州统考(多选)如图所示，在矩形区域MNPE中有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，从M点沿MN方向发射两个粒子，两粒子分别从P、Q射出已知MEPQQE，则两粒子()A两粒子的速率之比为52B两粒子的速率之比为53C在磁场中运动时间之比为5390D在磁场中运动时间之比为3790答案：AC