高中人教物理第2讲　磁场对运动电荷的作用 教案.doc

第2讲　磁场对运动电荷的作用
知识点　洛伦兹力、洛伦兹力的方向　Ⅰ
洛伦兹力公式　Ⅱ
1.洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。
2．洛伦兹力的方向
(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面(注意B和v可以有任意夹角)。
由于F始终垂直于v的方向，故洛伦兹力永不做功。
3．洛伦兹力的大小：F＝qvBsinθ，其中θ为电荷运动方向与磁场方向之间的夹角。
(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时，F＝qvB。
(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时，F＝0。
(3)当电荷在磁场中静止时，F＝0。
知识点　带电粒子在匀强磁场中的运动　Ⅱ
1．两种特殊运动
(1)若v∥B，带电粒子以入射速度v做匀速直线运动。
(2)若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做匀速圆周运动。
2．基本公式
向心力公式：qvB＝m＝m2r。
3．导出公式
(1)轨道半径：r＝。
(2)周期：T＝＝。
注意：T、f和ω的大小与轨道半径r和运行速率v无关，只与磁场的磁感应强度B和粒子的比荷有关。比荷相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中T、f、ω相同。
一 堵点疏通
1．带电粒子在磁场中运动时，一定会受到磁场力的作用。(　　)
2．洛伦兹力的方向垂直于B和v决定的平面，洛伦兹力对带电粒子永远不做功。(　　)
3．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。(　　)
4．用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指指向电荷的运动方向。(　　)
5．带电粒子在磁场中运动时的轨道半径与粒子的比荷成正比。(　　)
6．当带电粒子进入匀强磁场时，若v与B夹角为锐角，带电粒子的轨迹为螺旋线。(　　)
答案　1.×　2.√　3.×　4.×　5.×　6.√
二 对点激活
1．(人教版选择性必修第二册·P10·T2改编)下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是(　　)
答案　B
解析　由左手定则知A中力F的方向应竖直向上，B中力F的方向应竖直向下，C、D中速度v与磁感应强度B平行，不受洛伦兹力，故B正确，A、C、D错误。
2.(人教版选择性必修第二册·P11·T3改编)如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法正确的是(　　)
A．组成A束和B束的离子都带负电
B．组成A束和B束的离子质量一定不同
C．A束离子的比荷大于B束离子的比荷
D．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
答案　C
解析　由左手定则结合带电粒子在磁场中偏转的方向知，A、B束离子均带正电，故A错误。A、B束离子的速度相同，而A束离子在磁场中的偏转半径较小，由r＝知A束离子的比荷大于B束离子的比荷，而它们的电荷量关系未知，则无法判断离子质量关系，故B错误，C正确。速度选择器中A、B束离子所受静电力向右，所以所受洛伦兹力应向左，结合左手定则可判断磁场方向应垂直于纸面向里，故D错误。
考点1　洛伦兹力的特点及应用
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的方向时，要注意使四指指向电荷运动的反方向。
2．洛伦兹力与静电力的比较
对应力内容项目
洛伦兹力
静电力
产生条件
v≠0且v不与B平行
电荷处在静电场中
大小
F＝qvB(v⊥B)
F＝qE
力方向与场方向的关系
一定是F⊥B，F⊥v，且与电荷电性有关
正电荷受力与电场强度方向相同，负电荷受力与电场强度方向相反
做功情况
任何情况下都不做功
可能做正功、负功，也可能不做功
力为零时场的情况
F为零，B不一定为零
F为零，E一定为零
作用效果
只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小
既可以改变电荷运动速度的大小，也可以改变电荷运动的方向
例1　如图所示，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直。一个带负电荷的小滑块由静止