第三讲洛伦磁力.doc

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1、海门市四甲中学一体化讲义高三物理（选修）第三讲磁场对运动电荷的作用制卷：曹杭云审核：顾勇审批：日期：2011.11.07【考纲要求】49洛伦兹力洛伦兹力的方向　Ⅰ50洛伦兹力的计算公式Ⅱ【基础梳理】一、洛伦兹力的大小和方向1．定义：______电荷在磁场中所受的力．2．洛伦兹力的大小(1)v∥B时，洛伦兹力F＝.(θ＝0°或180°)(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝.(θ＝90°)(3)v＝0时，洛伦兹力F＝.3．洛伦兹力的方向(1)方向：F、v、B三者的关系满足_______定则。应用左手定则时，注意四指应指向电流的方向即正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向．(2)方向特点：F⊥B，F

2、⊥v.即F垂直于决定的平面．(注意B和v可以有任意夹角)由于F始终_______v的方向，故洛伦兹力。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做运动．(1)基本公式①向心力公式：Bqv＝.②轨道半径公式：r＝.③周期、频率和角速度公式：。(2)T、f和ω的特点T、f和ω的大小与轨道半径r和运行速率v，只与磁场的和粒子的有关．【课堂互动】一、对洛伦兹力的理解例1、如右图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的且宽度均为d，电场方向在纸平面内竖直向下，而磁场方向垂直纸面

3、向里，一带正电粒子从O点以速度v0沿垂直电场方向进入电场，从A点出电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半，当粒子从磁场右边界上C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方向一致，已知d、v0(带电粒子重力不计)，求：(1)粒子从C点穿出磁场时的速度v；(2)电场强度E和磁感应强度B的比值E/B.海门市四甲中学一体化讲义高三物理（选修）变式训练1、在右图所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直纸面向外的匀强磁场，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为θ(不计粒子的重力)，问：(1)匀强磁场的磁

4、感应强度是多大？(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？二、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动1．圆心的确定(1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心。(2)已知入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。2．带电粒子在不同边界磁场中的运动(1)直线边界：进出磁场具有对称性，圆形边界：沿径向射入必沿径向射出，如丁图所示丁(2)平行边界(存在临界条件，如下图所示)，海门市四甲中学一体化讲义高三物理（选修）例2、如下图所示，虚线圆所

5、围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成θ角．设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间相互作用力及所受的重力．求：(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R；(2)电子在磁场中运动的时间t；(3)圆形磁场区域的半径r.变式训练2、如下图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l，求该粒子的荷质比。.三、带电粒子在洛伦兹力作用下

6、做匀速圆周运动的多解问题1．带电粒子电性不确定形成多解：受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电，也可能带负电，在相同的初速度的条件下，正负粒子在磁场中运动轨迹不同，形成多解．2．磁场方向不确定形成多解：有些题目只告诉了磁感应强度大小，而未具体指出磁感应强度方向，此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成的多解．3．临界状态不唯一形成多解：带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转过180°从入射界面这边反向飞出，如下图左所示，于是形成了多解．4．运动的往复性形成多解：带电粒子在部分是电场，部分是磁场的空间运动时，运动往往具有往复性，从

7、而形成多解，如下图右所示。海门市四甲中学一体化讲义高三物理（选修）例3、如图甲所示，M、N为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O′且正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示．有一束正离子在t＝0时垂直于M板从小孔O射入磁场．已知正离子质量为m、带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力．求：(1)磁感应强