第2讲　磁场对运动电荷的作用.docxVIP

第2讲　磁场对运动电荷的作用 考点1　对洛伦兹力的理解 　　　　　　　　　　　　　　 1．洛伦兹力方向的特点 洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向是垂直于电荷运动方向和磁场方向确定的平面，但粒子速度方向与磁场方向不一定垂直． 2．洛伦兹力的作用效果 (1)洛伦兹力对带电粒子运动状态的影响 因洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，所以洛伦兹力只改变粒子的速度方向，而不改变其速度的大小．如果没有其他外力作用，带电粒子将在磁场中做速度不变的曲线运动． (2)洛伦兹力对带电粒子不做功 因洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，所以洛伦兹力对粒子不做功．如果没有其他外力对带电粒子做功，在粒子的运动过程中就不会有能量之间的转化． 1．如图所示，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点．在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向(　A　) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 解析：条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A正确． 2．(多选)如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管．在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，则(　BD　) A．小球带负电 B．小球运动的轨迹是一条抛物线 C．洛伦兹力对小球做正功 D．洛伦兹力对小球不做功 解析：由左手定则可知小球带正电，A项错误；因小球随试管向右做匀速运动，故沿试管方向洛伦兹力的分量不变，小球沿试管做匀加速运动，这样运动合成的轨迹为抛物线，B项正确；如果按分解力来看，沿试管向上的洛伦兹力仅是一个分力，水平方向也有洛伦兹力的分力，而在水平方向上洛伦兹力在做负功，所做的负功与沿试管向上的洛伦兹力所做的正功的代数和为零，故洛伦兹力没有做功．如果按总的情况看，洛伦兹力与速度方向总是垂直的，洛伦兹力对小球不做功，C项错误，D项正确． 3．(多选)如图所示，两根长直导线竖直插入粗糙绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称．导线通有大小相等、方向相反的电流．已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B＝keq \f(I,r)，式中k是常数、I为导线中电流、r为点到导线的距离．带负电的小物体在拉力F的作用下，以速度v从a点出发沿连线运动到b点做匀速直线运动，小球与桌面的动摩擦因数为μ，关于上述过程，下列说法正确的是(　BCD　) A．拉力F一直增大 B．小物体对桌面的压力先减小后增大 C．桌面对小物体的作用力方向不变 D．拉力F的功率先减小后增大 解析：本题考查安培定则及磁感应强度的矢量合成．根据右手螺旋定则可知直线M附近处的磁场方向垂直于MN向里，直线N附近的磁场方向垂直于MN向里，设MN间距为d，根据磁场的磁感应强度B＝keq \f(I,r)＋keq \f(I,d－r)，可知在r＝eq \f(d,2)时磁感应强度最小，磁感应强度从左到右先减小后增大，根据左手定则可知，带负电的小球受到的洛伦兹力方向向下，根据F＝qvB可知，其大小是先减小后增大，小球对桌面的压力先减小后增大，摩擦力也是先减小后增大，因为小球做匀速直线运动，合力为零，所以拉力先减小后增大，故A错误，B正确；因为小球做匀速直线运动，合力为零，在水平方向上拉力与摩擦力相等，在竖直方向上支持力和重力相等，所以桌面对小物体的作用力方向不变，故C正确；由上可知拉力先减小后增大且物体做匀速运动，根据P＝Fv，可知拉力F的功率先减小后增大，故D正确． 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，都是磁场力． (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功． 考点2　带电粒子在匀强磁场中运动 1．带电粒子在匀强磁场中圆周运动分析 (1)圆心的确定方法 方法1：若已知粒子轨迹上的两点的速度方向，则可根据洛伦兹力F⊥v，分别确定两点处速度的垂线，其交点即为圆心，如图(a)； 方法2：若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向，则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线，中垂线与垂线的交点即为圆心，如图(b)． (2)半径的计算方法 方法1：由物理方法求：半径R＝eq \f(mv,qB)； 方法2：由几何方法求：一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)计算来确定． (3)时间的计算方法 方法1：由圆心角求：t＝eq \f(θ,2π)·T； 方法2：由弧长求：t＝eq \f(s,v). 2．带电粒子在有界磁场中的运动 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示) (2