1、第八章 磁场,选修3-1,第2讲 磁场对运动电荷的作用,知识梳理自测,1洛伦兹力：磁场对_的作用力。 2洛伦兹力的方向(左手定则)： (1)伸出左手，使拇指与其余四个手指_，并且都与手掌在同一个平面内。 (2)让磁感线从掌心进入，并使_指向正电荷运动的方向(或负电荷运动的反方向)。,洛伦兹力,运动电荷,垂直,四指,(3)_所指的方向就是运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 如图，表示_运动的方向或_运动的反方向，表示_的方向，表示_的方向。,拇指,正电荷,负电荷,磁场,洛伦兹力,3洛伦兹力的大小：F_，是v与B之间的夹角。 (1)当vB时，F_。 (2)当vB时，F_。,qvBsin,0,qv
2、B,1洛伦兹力的特点：由于洛伦兹力F_，F_，即F垂直于B和v决定的_，所以洛伦兹力不改变带电粒子速度的_，或者说，洛伦兹力对带电粒子_。 2粒子的运动性质：(1)若v0B，则粒子_，在磁场中做_。 (2)若v0B，则带电粒子在匀强磁场中做_。,带电粒子在匀强磁场中的运动,B,v,平面,大小,不做功,不受洛伦兹力,匀速直线运动,匀速圆周运动,3半径和周期公式： (1)由qvB_，得r_。,(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)利用质谱仪可以测得带电粒子的比荷。( ) (7)经过回旋加速器加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
3、B、加速电压的大小共同决定的。( ),B,解析 由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上。则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确、A错误。,解析 环形导线在示波管处产生的磁场方向垂直于纸面向外，由左手定则可判断，电子受到的洛伦兹力向上，故A正确。,A,B,D,核心考点突破,1洛伦兹力的特点 (1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即洛伦兹力永不做功。 (2)当电荷运动方向发生变化时，洛
4、伦兹力的方向也随之变化。 (3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向。 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，二者是相同性质的力。 (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。,对洛伦兹力的理解,ABC,解题探究：(1)洛伦兹力对带电小球做功吗？ (2)洛伦兹力的方向与速度方向有何关系？ 答案：(1)不做功 (2)垂直,类题演练 1,B,解析 刚开始，A与B一起水平向左加速运动，已知A带正电，根据左手定则可知，A受到的洛伦兹力方向竖直向下，大小逐渐增大，即A、B之间的正压力逐渐增大，不论A、B是否相对滑动，在A滑下
5、B之前A加速度恒定，对B摩擦力恒定，选项C、D错误；A所受洛伦兹力大小F洛BvqBqat，可见，F洛与t成正比，F洛t图象是一条经过原点的直线，选项A错误；A对B压力大小FNmAgF洛mAgBqat，B对地面的压力为FNFNmBg(mAmB)gBqat，显然，选项B正确。,1带电粒子在有界磁场中的圆心、半径及运动时间的确定。 (1)圆心的确定 基本思路：与速度方向垂直的直线和图中弦的中垂线一定过圆心。 两种常见情形： .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(如图甲a所示，图中P为入射点，M为出射点)。,带电粒子在有
6、界匀强磁场中的运动,.已知入射点和出射点的位置时，可以先通过入射点作入射方向的垂线，再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(如图甲b所示，图中P为入射点，M为出射点)。,2带电粒子在有界磁场中运动的常见情形。 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)(2)平行边界(存在临界条件，如图所示),(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示),解题探究：(1)电子在匀强磁场中做什么运动？ (2)“沿直径方向射入磁场”包含了什么信息？ (3)电子在磁场中运动的圆心角是多少？ 答案：(1)匀速圆周运动 (2)沿径向射出 (3)圆心角是，圆心角都等于速度的偏转角,带
7、电粒子在磁场中做匀速圆周运动解题“三步法” (1)画轨迹：即确定圆心，画出运动轨迹。 (2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度的联系，偏转角度与圆心角、运动时间的联系，在磁场中的运动时间与周期的联系。 (3)用规律：即牛顿运动定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式。,名师归纳：,类题演练 2,CD,带电粒子在磁场中运动的多解问题,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。 如图(2)，带正电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，如B垂直纸面向里，其轨迹为a，如B垂直纸面向外，其轨迹为b。,3临界状态
8、不惟一形成多解 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，如图(3)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，从而形成多解 。如图(4)所示。,(1)磁感应强度B0的大小； (2)要使正离子从O孔垂直于N板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v0的可能值。,类题演练 3,AB,解析 M中通有自上而下的恒定电流时，由安培定则判断粒子所在位置的磁场方向垂直纸面向外，带负电的粒子由左手定则判断所受洛伦兹力方向指向曲线内侧，故A项正确；B项中正电的粒
9、子所受洛伦兹力方向指向曲线内侧，故B项正确；C、D项中粒子所受洛伦兹力方向都不指向曲线内侧，故C、D均错。,AB,阶段培优微专题,带电粒子在磁场中运动的临界和极值问题 1从关键词找突破口 许多临界问题，题干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脱离”等词语对临界状态给以暗示，审题时，一定要抓住这些特定的词语挖掘其隐藏的规律，找出临界条件。,2四个结论 (1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切。 (2)当速率v一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。 (3)当速率v变化时，圆心角大的，运动时间长，解题时一般要根据受力情况和运动情况画出运动轨迹的草图，找出圆心，根据几何关系求出半径及圆心角等。 (4)在圆形匀强磁场中，当运动轨迹圆半径大于区域圆半径时，则入射点和出射点为磁场直径的两个端点时，轨迹对应的偏转角最大(所有的弦长中直径最长)。,类题演练 4,(1)若要该粒子不从MN边射出磁场，其速度最大值是多少？ (2)若要该粒子恰从Q点射出磁场，其在磁场中的运行时间最少是多少？,2年高考模拟,课后限时训练,
