高二物理第19讲：磁场对运动电荷的作用力（教师版）

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1、第19<4磁场对运幼电看的作用力大脑体操）（上课教师填充）住）作业完成情宛知识梳理）一、洛仑兹力：是磁场对运动电荷的作用力1.洛伦兹力的公式:F=qvBsinB,。是V、BZ间的夹角.2.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F=03.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直时,F=qvB4.只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场屮受到的磁场对电荷的作用力一定为0.二、洛伦兹力的方向1.洛伦兹力F的方向既垂直于磁场B的方向，乂垂直于运动电荷的速度v的方向，即F总是垂直于B和v所在的平面.2.使用左手定

2、则判定洛伦兹力方向时，伸出左手，让姆指跟四指垂直，且处于同一平面内，计磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向（当是负电荷时，四指指向与电荷运动方向相反）则姆指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向.三、洛伦兹力与安培力的关系1.洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向称动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现.2.洛伦兹力一定不做功，它不改变运动电荷的速度大小;但安培力却可以做功.四、洛伦兹力与电场力的对比（1）受力特点带电粒子在匀强电场中，无论带电粒子静止还是运动，均受到电场力作用，且尸=也;带电粒子在匀

3、强磁场中，只有与磁场方向垂直的方向上有速度分量，才受洛伦兹力，且F=gvBL,当粒子静止或平行于磁场方向运动时，不受洛伦兹力作用。（2）运动特点带电粒子在匀强电场屮，仅受电场力作用时，一定做匀变速运动，轨迹可以是直线，也可以是曲线。带电粒子在匀强磁场中，可以不受洛伦兹力，因此可以处于静止状态或匀速直线运动状态。当带电粒子垂直于磁场方向进入匀强磁场中，带电粒子做匀速圆周运动。（3）做功特点带电粒子在匀强电场中运动时，电场力一般对电荷做功但带电粒子在匀强磁场屮运动时，洛伦兹力对运动电荷不做功。五、带电粒子在匀强磁场中的运动1.不

4、计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动可分三种情况：一是匀速直线运动（初速度平行磁场时）；二是匀速圆周运动速度（初速度垂直磁场时）；三是螺旋运动（初速与磁场间不平行不垂直时）.2.不计重力的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r=mv/qB；其运动周期T=27rm/qB（与速度大小无关）.3.不计重力的带电粒子垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：带电粒子垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动（类平抛运动）；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动（匀速圆周运动）.六、求解带电粒子在匀强磁场中做匀速

5、圆周运动问题的基本思路2基本公式：①洛伦兹力提供向心力：Bqv=m—②轨道半径公式：RqB③周期公式：t=©罟④运动时间：t=—qBBq基本思路：正确画出粒子的运动轨迹，充分利用有关圆周的几何知识，把握好“一找圆心。、二找半径R=靠、三找周期"爲或运动时间t”的基本思路.①圆心的确泄:因为洛伦兹力F洛指向圆心根据F洛丄u,画出粒子运动轨迹中任意两点一般取射入和射出磁场的两点）的F洛方向，其延长线的交点就是圆心.或者利用圆心位置必定在圆中一根弦的屮垂线上的定理，找出圆心位置.②半径的确定和计算：利用平面儿何关系,求出该圆的可能

6、半径（或圆心角）.并注意以下两个重要的几何待点（如图〈1〉所示）：1）粒子速度的偏向角（0）等于回旋角（即圆心角a）,并等于AB弦与切线的夹角（弦切角0）的2倍，即0=2（）=皿.2）相对的弦切角⑹相等，与相邻的弦切角（0*）互补，即0+J=180°.③在磁场中运动时间的确定：利用冋旋角（即圆心角a）与弦切角的关系,或者利用四边形内角和等于360计算出圆心角的人小,由公式可求出粒子在磁场屮的运动时间:_a丁360^④圆周运动中的有关对称规律：1）如果带电粒子从某一边界射入匀强磁场，则从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等.2

7、）在圆形区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出.教学重•难点）（1）洛伦兹力大小的计算（2）用左手定则判断洛伦兹力的方向（3）带电粒子在磁场屮的运动（上课教师填充）Q特色讲解）【例1］关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是（）A.运动电荷在某点不受洛仑兹力作用，这点的磁感应强度必为零B.电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛仑兹力的方向一定互相垂直C.电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛仑兹力对电子做功的结果D.电荷与磁场力没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力答案：D解析：运动电荷处于磁感线强度为零处，

8、所受洛仑兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致吋（同向或反向）也不受洛仑兹力的作用；运动电荷受到的洛仑兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛仑兹力既垂直磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；因为洛仑兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛仑兹