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时间:2018-12-16
《2019年高考物理大一轮复习第09章磁场第2讲磁吃运动电荷的作用学案新人教版》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第二讲 磁场对运动电荷的作用一洛伦兹力及其方向和大小1.洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力.2.洛伦兹力的方向(1)判定方法:左手定则:掌心——磁感线垂直穿入掌心;四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;拇指——指向洛伦兹力的方向.(2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的平面.3.洛伦兹力的大小(1)建立模型已知:I⊥B匀强、导线截面积S、电荷电量q、电荷定向移动速率v、单位体积内电荷数n、导线长度L(2)推导:导线中的电流I=nqvS,导线所受安培力F=BIL,导线中的自由电荷数N=nLS,一个运动电荷所受的力f==qvB(3)特点:洛伦兹力f既垂直B
2、又垂直v,所以洛伦兹力不做功.二带电粒子在匀强磁场中的运动1.若v∥B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动.2.若v⊥B,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动.如下图,带电粒子在磁场中,①中粒子做匀速圆周运动,②中粒子做匀速直线运动,③中粒子做匀速圆周运动.3.半径和周期公式:(v⊥B)4.试画出图中几种情况下带电粒子的运动轨迹.提示:1.判断正误(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.( )(3)根据公式T=,说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反
3、比.( )(4)由于安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以洛伦兹力也可能做功.( )(5)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.( )(6)带电粒子在电场越强的地方受电场力越大,同理带电粒子在磁场越强的地方受磁场力越大.( )答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×2.下列说法正确的是( )A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方,一定受到洛伦兹力的作用B.运动电荷在某处不受洛伦兹力作用,则该处的磁感应强度一定为零C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的速度D.洛伦兹力对带电粒子不做功解析:选D 运动电荷在磁场中
4、所受的洛伦兹力F=qvBsinθ,所以F的大小不但与q、v、B有关系,还与v与B的夹角θ有关系,当θ=0°或180°时,F=0,此时B不一定等于零,所以A、B错误;洛伦兹力与粒子的速度始终垂直,所以洛伦兹力对带电粒子不做功,粒子的动能也就不变,但粒子速度方向改变,所以C错,D对.3.下列关于洛伦兹力的说法中,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:选B 因为洛伦兹力的大小
5、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选项错误.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知大小也不变,所以B选项正确.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,所以D选项错误.4.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
6、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.与磁感应强度成正比解析:选D 粒子仅在磁场力作用下做匀速圆周运动有qvB=m.得R=,周期T==,其等效环形电流I==,故D选项正确.5.如图所示,一个质量为m,电荷量为+q的带电粒子,在磁感应强度为B的匀强磁场中,以垂直于磁场方向的速度v做匀速圆周运动.(1)画出粒子此时所受洛伦兹力的方向及运动轨迹示意图;(2)推导轨道半径公式;(3)推导运动周期公式.解:(1)如图所示(2)带电粒子运动过程中所受洛伦兹力F洛=qvB洛伦兹力提供向心力F洛=m解得轨道半径r=(
7、3)带电粒子运动周期T==考点一洛伦兹力的特点与应用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,二者性质相同,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.3.洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力产生条件v
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