1、高考专题复习之磁场对运动电荷的作用 机构培训用教案教学标题高三专题复习之-磁场对运动电荷的作用 教教学目标1、深刻理解洛伦兹力；2、能正确、熟练地运用左手定则；3、掌握带电粒子在磁场中的运动规律教学重难点1、洛伦兹力；2、带电粒子在复合场中的运动上次作业检查授课内容：磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力1定义：磁场对 运动电荷 的作用力2洛伦兹力的方向左手定则：伸开左手，使大拇指与其余 四个手指 垂直，并且都与同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向为正电荷运动的方向，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3洛伦兹力的大小(1)vB时，洛伦兹力 F0 .(2)vB时
2、，洛伦兹力F Bqv .(3)v与B的夹角为时，洛伦兹力F qvBsin .说明：1利用左手定则判断洛伦兹力的方向时，应特别注意正、负电荷的区别2由于洛伦兹力始终与速度垂直，因此，它永不做功二、带电粒子在匀强磁场中的运动状态1若vB，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vB，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 运动特别关注： 带电粒子在磁场中运动的周期与其速度无关，带电粒子在磁场中运动的时间t ，其中为半径绕过的圆心角（多出部分见背面或另附纸张）作业：学员课堂表现：（听课及知识掌握的情况反馈）签字确认学员_ 任课老师_ 学习管理师_一
3、、对洛伦兹力的深刻理解1洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的作用力，而安培力是整个通电导体在磁场中受到的作用力，安培力是导体中所有形成电流的定向移动电荷受到的洛伦兹力的宏观表现2由安培力公式FBIL推导洛伦兹力表达式(磁场与导线方向垂直)如图821所示，设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速度为v，垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中导线中的电流为InqvS 导线所受安培力F安ILBnqvSLB这段导线中含有的运动电荷数为nLS所以F洛 qvB. 例1有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是 ()A通电直导线在匀强磁
4、场中一定受到安培力的作用B安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行解析：通电直导线与磁场方向平行时，安培力等于零，故A错；安培力一定垂直于磁场和电流所决定的平面，即安培力方向一定垂直于磁场方向，D错；洛伦兹力也一定垂直于磁场与速度方向决定的平面，即洛伦兹力一定与运动方向垂直，洛伦兹力一定不做功，C错；安培力与洛伦兹力的关系为安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，B项正确答案：B二、洛伦兹力和电场力 说明：安培力是洛伦兹力的宏观表现，但各自的表现形式不同，洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培力
5、对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功例2(2009广东理基)带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用下列表述正确的是()A洛伦兹力对带电粒子做功B洛伦兹力不改变带电粒子的动能C洛伦兹力的大小与速度无关D洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向解析：FqvB，洛伦兹力的特点是永远与运动方向垂直，永不做功，因此选B.答案：B三、带电粒子在有界匀强磁场中做匀速圆周运动的分析1确定圆心的两种方法(1)已知入射点、出射点、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822甲所示，图中P为入射点，M为出射点)3运动时间的确定
6、t T 或t T或t 式中为粒子运动的圆弧所对应的圆心角，T为周期，s为运动轨迹的弧长，v为线速度4带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法 -三步法(1)画轨迹：即确定圆心，用几何方法求半径并画出轨迹(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系(3)用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式带电粒子在常见有界磁场区域的运动轨迹1直线边界(进出磁场具有对称性，如图823所示)2平行边界(存在临界条件，如图824所示)3圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图825所示)例3如图826所示，在第象限
7、内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速率与x轴成30角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为 ()A12B21 C D11解析：由T 可知，正、负电子的运动周期相同，故所用时间之比等于轨迹对应的圆心角之比作出正、负电子运动轨迹如图所示，由几何知识可得正电子运动的圆心角等于120，负电子运动的圆心角等于60，而电荷在磁场中的运动时间t T，所以t正t负正负21，故B正确，A、C、D错误答案：B四、洛伦兹力作用下的多解问题 带电粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，由于多种因素的影响，使问题形成多解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
8、电荷，也可能带负电荷，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的大小，而未具体指出磁感应强度的方向，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，如图827所示，于是形成了多解4运动具有周期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，往往运动具有周期性，因而形成多解4长为L的水平极板间，有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，板间距离为L，板不带电，现有质
9、量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计)，从左边极板间中点处垂直磁场以速度v水平入射，如图828所示，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是 ()A使粒子速度vC使粒子速度vD使粒子速度解析：如图所示，粒子能从右边穿出的运动半径临界值为r1，有r12L2(r1 )2，得r15/4 L.又因为r1= 得v1 ，所以v 时粒子能从右边穿出粒子从左边穿出的运动半径的临界值为r2，由r2 得v2 ，所以v BBCB解析：由题意，如图所示，电子正好经过C点，此时圆周运动的半径R ，要想电子从BC边经过，圆周运动的半径要大于 ，由带电粒子在磁场中运动的公式r 有 ，即Br0时，vqv0B，即该粒子向上极板偏转当rv0，此时有qEqv0B，即该粒子向下极板偏转总结：(1)带电粒子在其
