高考物理总复习讲义 第8章 第2讲 磁场对运动电荷的作用.doc

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1、第2讲　磁场对运动电荷的作用知识一　洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力．2．洛伦兹力的方向(1)判断方法：左手定则(2)方向特点：F⊥B，F⊥v.即F垂直于B和v决定的平面．(注意：B和v不一定垂直)．3．洛伦兹力的大小(1)v∥B时，洛伦兹力F＝0.(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB.(3)v＝0时，洛伦兹力F＝0.　(1)带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用．(×)(2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直．(×)知识二　带电粒子在匀强磁场中的运动1．洛伦兹力的特点洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说，洛伦兹力对

2、带电粒子不做功．2．粒子的运动性质(1)若v0∥B，则粒子不受洛伦兹力，在磁场中做匀速直线运动．(2)若v0⊥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)根据公式T＝，可知带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比．(×)(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷有关．(√)知识三　质谱仪和回旋加速器1．质谱仪(1)构造：如图8－2－1所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等组成．图8－2－1(2)原理：①粒子由静止在加速电场中被加速，根据动能定理有qU＝mv2.②粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，做匀速圆周运动

3、，根据牛顿第二定律，qBv＝.③由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷r＝，m＝，＝.2.图8－2－2回旋加速器(1)构造：如图8－2－2所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源．D形盒处于匀强磁场中．(2)原理：交变电流的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电场强度方向周期性地发生变化，粒子就会被一次一次地加速．由qvB＝，得Ekm＝，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径R决定，与加速电压无关．(1)利用质谱仪可以测得带电粒子的比荷．(√)(2)经过回旋加速器加

4、速的带电粒子的最大动能是由D形盒的最大半径、磁感应强度B、加速电压的大小共同决定的．(×)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．粒子在只受到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，如当粒子速度与磁场垂直时F＝qvB，当粒子速度与磁场平行时F＝0.又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的

5、速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以A选项错．因为＋q改为－q且速度反向，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由F＝qvB知大小不变，所以B项正确．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，所以C选项错．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，所以D项错．【答案】　B2．有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是(　　)A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正

6、功D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行【解析】　通电直导线与磁场方向平行时，安培力等于零，故A错；安培力一定垂直磁场和电流所决定的平面，即安培力方向一定垂直磁场方向，D错；洛伦兹力也一定垂直磁场与速度方向决定的平面，即洛伦兹力一定与运动方向垂直，洛伦兹力一定不做功，C错；二者的关系为安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，B正确．【答案】　B3．(多选)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图8－2－3所示．这台加速器由两个铜质D形盒构成，其间留有空隙．下列说法正确的是(　　)图8－2－3A．离子由加速器的中心附近进入加速器B．

7、离子由加速器的边缘进入加速器C．离子从磁场中获得能量D．离子从电场中获得能量【解析】　离子在磁场中做匀速圆周运动，速度越大，轨道半径越大，所以离子要从加速器的中心附近进入加速器．洛伦兹力总是垂直于速度的方向，所以磁场是不对离子做功的，它的作用只是改变离子的速度方向，而电场的作用才是加速离子，使之获得能量．由此可见，选项A、D是正确的．【答案】　AD4．(2012·北京高考)处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值(　　)A．与粒子电荷量成正比B．与粒子速率成正比C．与粒子质量成正比D．与磁感应强度成正

8、比【解析】