2013届高三总复习课件(第1轮)物理(广西专版)课件：11.2磁场对运动电荷的作用.ppt

一、洛伦兹力 1.洛伦兹力的定义:磁场对运动电荷的作用力. 2.洛伦兹力的大小:F=qvBsinα(α为v与B夹角)，当α=90°时，F=qvB 说明：v应理解为电荷相对磁场的运动速度.当v的大小和方向改变时，洛伦兹力的大小和方向随之改变. 3.洛伦兹力的方向 左手定则:伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中.让磁感线垂直穿入掌心，四指指向正电荷运动的方向(或负电荷运动的反方向).那么，拇指所指的方向就是运动电荷所受洛伦兹力的方向. 4.洛伦兹力的特点 (1)洛伦兹力的方向与磁场的方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，所以洛伦兹力的方向总垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定的平面. (2) 洛伦兹力对运动电荷永远不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小. 5.洛伦兹力与电场力相比较 6.安培力和洛伦兹力的关系 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能做正功，可能做负功，也可能不做功. 二、磁场对运动电荷的作用 1.若v∥B：带电粒子以v做匀速直线运动.此时粒子受的洛伦兹力为0. 2.若v⊥B：带电粒子在垂直于磁场的平面内以v做匀速圆周运动. (1)向心力由洛伦兹力提供： (2)轨道半径公式： (3)周期公式： 频率： 角速度： (4)动能公式： 说明：在洛伦兹力作用下，一个做匀速圆周运动的粒子，不论沿顺时针方向运动还是逆时针方向运动，如图11-2-1所示，从A点运动到B点.将具有下述特点： ①轨道圆心(O)总是位于A、B两点洛伦兹力(F)的交点上或AB弦的中垂线(OO′)与任一个(F)的交点上. ②粒子的速度偏向角φ等于回旋角α，并等于AB弦与切线夹角(弦切角θ)的两倍：φ=α=ωt=2θ. 图11-2-2是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹.云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里.云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用.分析此径迹可知粒子( ) A.带正电，由下往上运动 B.带正电，由上往下运动 C.带负电，由上往下运动 D.带负电，由下往上运动 粒子穿过金属板后，速度变小，由半径公式 可知，半径变小，粒子运动方向为由下向上；又由于洛伦兹力的方向指向圆心，由左手定则可知，粒子带正电.选A. 如图11-2-3所示，螺线管两端加上交流电压，沿着螺线管轴线方向有一电子射入，则该电子在螺线管内将做( ) A.加速直线运动 B.匀速直线运动 C.匀速圆周运动 D.简谐运动 螺线管两端加上交流电压后，螺线管内部磁场大小和方向发生周期性变化，但始终与螺线管平行，沿着螺线管轴线方向射入的电子其运动方向与磁感线平行.沿轴线飞入的电子始终不受洛伦兹力而做匀速直线运动. 注意此题易错误地认为1:螺线管两端加上交流电压，螺线管内有磁场，电子在磁场中要受到磁场力的作用，故选A.2:螺线管两端加上了交流电压，螺线管内部有磁场，磁场方向周期性发生变化，电子在周期性变化的磁场中受到的力也发生周期性变化，而做往复运动.故选D. 错解1、2的根本原因有二:一是对螺线管两端加上交流电压后，螺线管内部磁场大小和方向发生周期性变化的具体情况分析不清；二是没有搞清洛伦兹力F=Bqv的适用条件，而乱套公式.洛伦兹力的大小为F=Bqv的条件是运动电荷垂直射入磁场，当运动方向与B有夹角时，洛伦兹力F=Bqvsinθ；当θ=0°或θ=180°时，运动电荷不受洛伦兹力作用. 如图11-2-11所示，在空间中有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场.光滑绝缘空心细管MN的长度为h，管内M端有一质量为m、带正电q的小球P，开始时小球P相对管静止，管带着小球沿垂直于管长方向以恒定速度u向右运动，不考虑重力及其他阻力. (1)当小球P相对于管以速度v上升时，小球上升的加速度多大？ (2)小球P从管的另一端N离开管口后，在磁场中做圆周运动的半径多大？ (3)小球P从管的M端到N端的过程中，管壁对小球做的功是多少？ 此题主要考查在洛伦兹力的作用下的速度合成及其他力做功问题. (1)Bqu=ma, (2)小球离开管口时，沿管方向速度为v1，有v12=2ah 由以上两式得: 小球的合速度 小球离开管口后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，有: 如图11-2-12所示，绝缘小车A的质量M=2kg，置于光滑水平面上，初速度为v0=14m/s，带正电荷q=0.2C的可视为质点的物体B，质量m=0.1kg，轻放在小车A的右端，在A、B所在的空间存在着匀强磁场