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第2讲磁场对运动电荷的作用2014届高考一轮物理复习课件选修3-1第八章磁场（教科版）基础知识梳理一、洛伦兹力1．定义：_____电荷在磁场中所受的力．2．大小(1)v∥B时，F＝___.(2)v⊥B时，F＝____.(3)v与B夹角为θ时，F＝_________.运动0qvBqvBsinθ3．方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷_________或负电荷_______________．(2)方向特点：F⊥B，F⊥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，故洛伦兹力永不做功．特别提示：当电荷的运动方向与磁场方向不垂直时，高中阶段不要求掌握．运动方向运动的反方向B、v垂直于二、带电粒子在磁场中的运动1．若v∥B，带电粒子以入射速度v做__________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___________运动．匀速直线匀速圆周3．基本公式(1)向心力公式：Bqv＝_________.(2)轨道半径公式：r＝____________.(3)周期公式：T＝2πrv＝2πmqBf＝1T＝_________ω＝2πT＝2πf＝_________.mv2rmvBqBq2πmBqm特别提示：T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qm有关．课堂互动讲练一、对洛伦兹力的理解1．洛伦兹力和安培力的关系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移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．2．洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．(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)用左手定则判定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．3．洛伦兹力与电场力的比较对应内容力项目洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件v≠0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力的作用大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE对应力内容项目洛伦兹力电场力力方向与场方向的关系一定是F⊥B，F⊥v，与电荷电性无关正电荷与电场方向相同，负电荷与电场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F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的速度大小，也可以改变电荷运动的方向特别提醒：(1)洛伦兹力方向与速度方向一定垂直，而电场力的方向与速度方向无必然联系．(2)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，而安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功．基础知识梳理经典题型探究知能优化演练课堂互动讲练第8章磁场返回下列各图中，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()．1．解析根据左手定则，A中F方向应向上，B中F方向应向下，故A错、B对．C、D中都是v∥B，F＝0，故C、D都错．答案B即时应用(即时突破，小试牛刀)2.以下说法正确的是()A．电荷处于电场中一定受到电场力B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功D．洛伦兹力可以改变运动电荷的速度方向和速度大小解析：选AC.电荷在电场中一定受电场力，故A对．电荷在磁场中运动，且速度方向不平行于磁感线时，才受到洛伦兹力的作用，B错误．洛伦兹力的方向总是垂直于电荷的速度方向，不做功，它只改变速度的方向，不改变速度的大小，C正确，D错误．二、带电粒子在有界匀强磁场中的运动分析1．确定圆心的两种方法(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(如图8－2－3甲所示，P为入射点，M为出射点)．图8－2－3(2)已知入射方向和出射点的位置时，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(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)．2．半径的确定用几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小．3．运动时间的确定t＝α360°T或t＝α2πT或t＝sv.式中α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运动的解题法——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．5．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8－2－4所示)图8－2－4(2)平行边界(存在临界条件，如图8－2－5所示)图8－2－5(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图8－2－6所示)图8－2－6即时应用(即时突破，小试牛刀)2．如图8－2－7所示，在第Ⅰ象限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()图8－2－7A．1∶2B．2∶1C．1∶3D．1∶1解析：选B.由T＝2πmqB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＝θ2πT，所以t正∶t负＝θ正∶θ负＝2∶1，故B正确，A、C、D错误．三、带电粒子在磁场中运动的多解问题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．如图8－2－8，带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，如带正电，其轨迹为a，如带负电，其轨迹为b.图8－2－82．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．如图8－2－9，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.图8－2－93．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8－2－10所示，于是形成了多解．图8－2－10本部分内容讲解结束点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用