磁場,第 九 章,第2講磁場對運(yùn)動電荷的作用,知識梳理自測,1洛倫茲力：磁場對_的作用力。 2洛倫茲力的方向(左手定則)： (1)伸出左手，使拇指與其余四個(gè)手指_，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)。 (2)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使_指向正電荷運(yùn)動的方向(或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向)。,知識點(diǎn)1,洛倫茲力,運(yùn)動電荷,(3)_所指的方向就是運(yùn)動電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。 如圖，表示_運(yùn)動的方向或_運(yùn)動的反方向，表示_的方向，表示_的方向。,垂直,四指,拇指,正電荷,負(fù)電荷,磁場,洛倫茲力,3洛倫茲力的大?。篎_，是v與B之間的夾角。 (1)當(dāng)vB時(shí)，F(xiàn)_。 (2)當(dāng)vB時(shí)，F(xiàn)_。,qvBsin,0,qvB,1洛倫茲力的特點(diǎn)：由于洛倫茲力F_，F(xiàn)_，即F垂直于B和v決定的_，所以洛倫茲力不改變帶電粒子速度的_，或者說，洛倫茲力對帶電粒子_。 2粒子的運(yùn)動性質(zhì)： (1)若v0B，則粒子_，在磁場中做_。 (2)若v0B，則帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做_。,知識點(diǎn)2,帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動,B,v,平面,大小,不做功,不受洛倫茲力,勻速直線運(yùn)動,勻速圓周運(yùn)動,思考：(1)為什么帶電粒子在電場力、重力和洛倫茲力共同作用下的直線運(yùn)動只能是勻速直線運(yùn)動？ 答案如果是變速，則洛倫茲力會變化，而洛倫茲力總是和速度方向垂直，所以就不可能是直線運(yùn)動。 (2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，T、f和的大小與速度v有關(guān)嗎？與哪些因素有關(guān)？, ,1(2018河北邯鄲月考)有關(guān)靜電力與洛倫茲力，以下說法正確的是() A靜電場中的電荷一定會受到靜電力的作用，磁場中的運(yùn)動電荷一定會受到洛倫茲力的作用 B靜電力一定會對電場中的運(yùn)動電荷做功，而洛倫茲力對磁場中的運(yùn)動電荷則一定不做功 C靜電力方向與電場線方向平行，洛倫茲力方向也與磁感線方向平行 D靜電力和洛倫茲力的大小均與電荷的電量大小成正比,D,解析電荷在電場中一定會受到靜電力的作用，而磁場中運(yùn)動電荷的速度方向與磁場方向平行時(shí)，不會受到洛倫茲力的作用，A錯(cuò)誤；當(dāng)電場力與電荷的速度方向垂直時(shí)，電場力對電荷不會做功，而洛倫茲力對磁場中的運(yùn)動電荷一定不做功，B錯(cuò)誤；電場力與該點(diǎn)電場線的切線方向相同或相反，而洛倫茲力與磁感線的方向垂直，C錯(cuò)誤；根據(jù)靜電力公式FqE和洛倫茲力公式FqvB可知，D正確。,2(2017安徽安慶二模)美麗的安慶處在北緯30度附近，一束帶負(fù)電的粒子從太空沿地球半徑方向飛向安慶振風(fēng)塔，由于受到地磁場的作用，粒子的運(yùn)動方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn)，該束帶電粒子偏轉(zhuǎn)方向是() A向東 B向西 C向南 D向北 解析運(yùn)動粒子帶負(fù)電，而地磁場的水平分量由南向北，所以根據(jù)左手定則可以判斷，粒子所受洛倫茲力的方向向西，應(yīng)向西偏轉(zhuǎn)，B正確。,B,3一個(gè)重力不計(jì)的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，在與磁場垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。則下列能表示運(yùn)動周期T與半徑R之間的關(guān)系圖象的是(),D,核心考點(diǎn)突破,1洛倫茲力的特點(diǎn) (1)洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動電荷的速度方向和磁場方向共同確定的平面，所以洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，即洛倫茲力永不做功。 (2)當(dāng)電荷運(yùn)動方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化。 (3)用左手定則判斷負(fù)電荷在磁場中運(yùn)動所受的洛倫茲力時(shí)，要注意將四指指向電荷運(yùn)動的反方向。,考點(diǎn)一,對洛倫茲力的理解,2洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別 (1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力。 (2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功。 3洛倫茲力與電場力的比較,例 1,B,(2018浙江嘉興檢測)(多選)如圖所示，兩根彼此絕緣的金屬導(dǎo)線平行放置，導(dǎo)線中通入等大、反向的電流，一帶正電的電荷沿中軸線射入，不計(jì)電荷的重力。則關(guān)于該電荷的運(yùn)動情況，下列說法正確的是( ) A粒子不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿中軸線做勻速直線運(yùn)動 B粒子將會向右偏轉(zhuǎn)，且速率保持不變 C若粒子由P點(diǎn)垂直紙面向里射入，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn) D若粒子由P點(diǎn)垂直紙面向里射入，將會發(fā)生偏轉(zhuǎn),類題演練 1 ,BC,解析由安培定則可知P點(diǎn)磁場方向垂直紙面向外，正電荷沿中軸線射入，由左手定則可知，粒子受到向右的洛倫茲力，而洛倫茲力始終與速度方向垂直，對粒子不做功，故速率保持不變，A錯(cuò)誤，B正確；若粒子由P點(diǎn)垂直紙面向里射入，粒子不受洛倫茲力，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，C正確，D錯(cuò)誤。,1帶電粒子在有界磁場中的圓心、半徑及運(yùn)動時(shí)間的確定 (1)圓心的確定 基本思路：與速度方向垂直的直線和圖中弦的中垂線一定過圓心。 兩種常見情形：,考點(diǎn)二,帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動,.已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲a所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。,.已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以先通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，再連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲b所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。,2帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的常見情形 (1)直線邊界(進(jìn)出磁場具有對稱性，如圖所示),(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示),(3)圓形邊界 圓形邊界的對稱性：粒子沿半徑方向進(jìn)入有界圓形磁場區(qū)域時(shí)，若入射速度方向指向勻強(qiáng)磁場區(qū)域圓的圓心，則出射時(shí)速度方向的反向延長線必經(jīng)過該區(qū)域圓的圓心，如圖甲。 若粒子的偏轉(zhuǎn)半徑與圓形磁場區(qū)域半徑相等，則從圓周上同一點(diǎn)沿不同的方向射入的粒子必沿平行于入射點(diǎn)切線的方向射出，如圖乙。,例 2,ABC,規(guī)律總結(jié)： 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動解題“三步法” (1)畫軌跡：即確定圓心，畫出運(yùn)動軌跡。 (2)找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動速度的聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動時(shí)間的聯(lián)系，在磁場中的運(yùn)動時(shí)間與周期的聯(lián)系。 (3)用規(guī)律：即牛頓運(yùn)動定律和圓周運(yùn)動的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式。,類題演練 2 ,C,1帶電粒子電性不確定形成多解 受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電，也可能帶負(fù)電，在相同的初速度的條件下，正、負(fù)粒子在磁場中運(yùn)動軌跡不同，形成多解。 如圖(1)，帶電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，如帶正電，其軌跡為a，如帶負(fù)電，其軌跡為b。,考點(diǎn)三,帶電粒子在磁場中運(yùn)動的多解問題,2磁場方向不確定形成多解 有些題目只告訴了磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，而未具體指出磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，此時(shí)必須要考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不確定而形成的多解。 如圖(2)，帶正電粒子以速率v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，如B垂直紙面向里，其軌跡為a，如B垂直紙面向外，其軌跡為b。,3臨界狀態(tài)不惟一形成多解 帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場時(shí)，由于粒子運(yùn)動軌跡是圓弧狀，因此，它可能穿過去了，也可能轉(zhuǎn)過180從入射界面這邊反向飛出，如圖(3)所示，于是形成了多解。,4運(yùn)動的往復(fù)性形成多解 帶電粒子在部分是電場、部分是磁場的空間運(yùn)動時(shí)，運(yùn)動往往具有往復(fù)性，從而形成多解 。如圖(4)所示。,例 3,BD,類題演練 3 ,AD,階段培優(yōu)微專題,帶電粒子在磁場中運(yùn)動的臨界極值問題 解決此類問題常用的結(jié)論有： (1)臨界值 剛好穿出(穿不出)磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡與邊界相切。,(2)時(shí)間極值 當(dāng)速度v一定時(shí)，弧長(弦長)越長，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的時(shí)間越長。 當(dāng)速度v變化時(shí)，圓心角大的運(yùn)動時(shí)間長。 (3)磁場區(qū)域面積極值 若磁場邊界為圓形時(shí)，從入射點(diǎn)到出射點(diǎn)連接起來的線段就是圓形磁場的一條弦，以該條弦為直徑的圓就是最小圓，可求出圓形磁場區(qū)的最小面積。,例 4,類題演練 4 ,BC,2年高考模擬,C,2(2018遼寧沈陽一檢)(多選)如圖所示，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域?qū)挾葹閐，縱向范圍足夠大。現(xiàn)有一群電子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以相同的速率v沿紙面不同方向進(jìn)入磁場。若電子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑為d，則下列判斷正確的是( ),AC,AB,4(2017全國卷)如圖，空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場。在x0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0；x0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0(常數(shù)1)。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時(shí)，求(不計(jì)重力) (1)粒子運(yùn)動的時(shí)間； (2)粒子與O點(diǎn)間的距離。,