1、第2讲 磁场对运动电荷的作用,考点 1,洛伦兹力及其特点,1.定义：_电荷在磁场中受到的力，叫做洛伦兹力.,2.洛伦兹力的大小,运动,qvB,0,(1)当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向垂直时，电荷所受洛伦兹力 F洛_.(2)当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向平行时，电荷所受洛伦兹力 F洛_.,3.洛伦兹力的方向,反方向,B 和 v,(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向电流的方向，即正电荷运动的方向同向或负电荷运动的_.(2)方向特点：F洛B，F洛v，即F洛垂直于_决定的平面.,考点 2,带电粒子在匀强磁场中的运动,1.速度与磁场平行时：带电粒子不受洛伦兹力作用，在匀,强磁场中做_
2、运动.,2.速度与磁场垂直时：带电粒子受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度 v 做_运动.,(2)轨道半径公式：R_.,匀速直线,匀速圆周,qvB,【基础自测】1.带电荷量为q 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，所受洛伦兹力就相同B.如果把q 改为q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D.粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变,解析：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关.例如，当粒子速度与磁场垂直时，FqvB，当粒子速度
3、与磁场平行时，F0.又由于洛伦兹力的方,向永远与粒子的速度方向垂直，速度方向不同时洛伦兹力的方向也不同，A 错误.因为q 改为q 且速度反向时所形成的电 流方向与原q 运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛 伦兹力方向不变，再由 FqvB 知大小不变，B 正确.因为电荷 进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，C 错误.因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，D 错误.,答案：B,2.初速度为 v0 的电子，沿平行于通电长直导线的方向开始运动，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图 8-2-1 所,示，
4、则(,),A.电子将向右偏转，速率不变B.电子将向左偏转，速率改变,图 8-2-1,C.电子将向左偏转，速率不变D.电子将向右偏转，速率改变答案：A,3.(2014 年新课标卷)如图 8-2-2 所示，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)，一带电粒子从紧贴铝板上表面的 P 点垂直于铝板向上射出，从 Q点穿越铝板后到达 PQ 的中点 O.已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力.铝板上方和下方的磁,感应强度大小之比为(,),图 8-2-2,答案：D,4.如图 8-2-3 所示，在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一质量为
5、 m、电荷量为 e 的电子，从 a 点垂直磁感线以初速度 v 开始运动，经一段时间 t 后经过 b 点，a、b,),连线与初速度方向的夹角为，则 t 为(图 8-2-3,答案：B,热点 1 洛伦兹力的特点 热点归纳,1.洛伦兹力的特点：,(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场,方向确定的平面.,(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)根据左手定则判断洛伦兹力方向，但一定先区分正、负,电荷.,(5)洛伦兹力一定不做功.,2.洛伦兹力与电场力的比较：,考向 1,洛伦兹力的方向,【典题 1】(2017 年重庆南开
6、中学期末)四根等长的导线固定在正方体的四条沿 x 轴方向的棱上，并通以等大的电流，方向如图 8-2-4 所示.正方体的中心 O 处有一粒子源在不断地沿 x轴负方向喷射电子，则电子刚被喷射出时受到的洛伦兹力方向,为(,)A.沿 y 轴负方向B.沿 y 轴正方向C.沿 z 轴正方向,D.沿 z 轴负方向,图 8-2-4,解析：沿 x 轴负方向观察，根据右手螺旋定则，判断出四根导线在 O 点产生的合磁场方向沿 z 轴负方向，电子初速度方向沿 x 轴负方向，即垂直纸面向里，根据左手定则，判断出洛伦兹力方向沿 y 轴正方向，即 B 正确.,答案：B,考向 2,洛伦兹力与电场力的比较,【典题 2】(多选)
7、如图8-2-5所示，质量为 m、带电量为q的三个相同的带电小球甲、乙、丙，从同一高度以初速度 v0 水平抛出，乙球处于竖直向下的匀强电场中，丙球处于垂直纸面向里的匀强磁场中，它们落地的时间分别为t甲、t乙、t丙，落地时的速度大小分别为v甲、v乙、v丙，则下列判断正,确的是(,),图 8-2-5,答案：BC,A.t甲t乙t丙 B.t丙t甲t乙 C.v乙v甲v丙 D.v甲v乙0)的带电粒子以速度 v0 从坐标原点O 沿 x 轴正方向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿 x 轴正向时，求：(不计重力),图 8-2-9,(1)粒子运动的时间.(2)粒子与 O 点间的距离.,考向 2,圆形边界
8、磁场,带电粒子在圆形边界磁场中的运动(沿径向射入必沿径向射出，如图 8-2-10 所示).图 8-2-10,【典题 6】(2018 届广东茂名五大联盟学校联考)如图8-2-11所示，在某空间存在一面积足够大的匀强磁场区域，在该区域中心有一半径为 R 的圆，O 为圆心，圆内的磁场垂直纸面向里，圆外的磁场垂直纸面向外，磁场的磁感应强度为 B.如果在 P 点有一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子沿半径方向射入，它在磁场中做圆周运动的轨迹半径也为 R，求：,图 8-2-11,(1)带电粒子的初速度大小.(2)带电粒子回到 P 点所需的时间.,解：根据洛伦兹力提供向心力，即可求出带电粒子的初速度大小
9、；画出粒子运动轨迹，结合粒子在磁场中做圆周运动的周期，即可求出带电粒子回到 P 点所需的时间.,(2)因为粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径也为 R，所以它在圆形区域内的轨迹是四分之一圆弧，如图 D56 所示，是圆O1 的一部分；离开圆形区域后，所受洛伦兹力方向相反，以 O2 为圆心做圆周运动，经过四分之三弧长后又进入圆形区域，这样依次以 O1、O2、O3、O4 为圆心做部分圆周运动,后又回到 P 点.,图 D56,【迁移拓展】(2018 届山东潍坊一模)如图 8-2-12 所示，在半径为 R 的圆形区域内，有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度为 B，AC 为圆的直径，一质量为 m、电荷量为 q 的
10、粒子从 A 点射入磁场区域，速度方向与 AC 夹角为，粒子最后从 C 点离开,),磁场，下列说法正确的是(A.该粒子带负电荷,图 8-2-12,解析：由左手定则可知，该粒子带正电荷，运动轨迹如图D57 所示.图 D57,答案：BD,带电粒子在磁场中的极值、临界问题,(1)以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，运用动态思维，寻找临界点，确定临界状态，根据粒子的速度方向找出半径方向，同时由磁场边界和题设条件画好轨迹、定好圆心，建立几何关系.,(2)寻找临界点常用的结论：,刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨,迹与边界相切.,当速度 v 一定时，弧长(或弦长)越长，圆
11、心角越大，则,带电粒子在有界磁场中运动的时间越长.,当速度 v 变化时，圆心角越大，运动时间越长.,【典题 7】(2018 届福建泉州质检)如图 8-2-13 所示，空间存在方向垂直纸面的匀强磁场，一粒子发射源 P 位于足够大绝缘平板 MN 的上方距离为 d 处，在纸面内向各个方向发射速率均为 v 的同种带电粒子，不考虑粒子间的相互作用和粒子重力，,),已知粒子做圆周运动的半径大小也为 d，则粒子(A.能打在板上的区域长度为 2dB.能打在板上离 P 点的最远距离为 2d,图 8-2-13,图 D58,答案：BC,【触类旁通】(2018 届内蒙古呼和浩特质量调研)如图8-2-14所示，正方形
12、abcd 区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，O 点是 cd 边的中点.一个带正电的粒子(重力忽略不计)从 O 点沿纸面以垂直于 cd 边的速度射入正方形区域内，经过时间 t0 刚好从 c点射出磁场.现设法使该带电粒子从 O 点沿纸面以与 Od 成 45的方向(如图中虚线所示)，以各种不同的速率射入正方形内，,那么下列说法正确的是(,)图 8-2-14,A.若该带电粒子从 ab 边射出磁场，它在磁场中经历的时间,可能是 t0,B.若该带电粒子从 bc 边射出磁场，它在磁场中经历的时间,可能是 t0,C.若该带电粒子从 cd 边射出磁场，它在磁场中经历的时间,一定是 t0,D.该带电粒子不可能刚好从正方形的某个顶点射出,答案：B,
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