2022届高考物理一轮复习第九章磁场第2讲磁吃运动电荷的作用课件新人教版

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【知识再现】一、洛伦兹力的大小和方向1.定义：磁场对_________的作用力。2．大小：(1)v∥B时，F＝__；(2)v⊥B时，F＝____；(3)v与B的夹角为θ时，F＝_________。如图所示。
3.方向：(1)判定方法：左手定则掌心——磁感线_____穿入掌心。四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的_______。拇指——指向_________的方向。
(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)，如图所示。4.做功：洛伦兹力_______。
【情境转换】如图所示，导线中带电粒子的定向运动形成了电流。电荷定向运动时所受洛伦兹力的合力，在宏观上表现为导线所受的安培力。尝试由安培力的表达式导出洛伦兹力的表达式。
提示：设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每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，定向移动的平均速率为v。这段导线中电流的微观表达式为I=nqSv。这段导线受到的安培力为F=BIL=BnqSvvt。这段导线中含有的自由电荷数为N=nvtS。每个自由电荷受到的力为f= =qvB。
二、带电粒子在匀强磁场中的运动1.若v∥B，则带电粒子以入射速度v做_________运动。2.若v⊥B，则带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做_________运动，如图所示。3.v与B既不平行也不垂直时，带电粒子在磁场中做___________。
4.基本公式：(1)向心力公式：qvB=_______；(2)轨道半径公式：r= ____；(3)周期公式：T= →T= _____。注意：带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速率_____。
【情境转换】如图所示，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，T、 f和ω的大小与速度v有关吗？与哪些因素有关？
提示：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和ω相同。
【小题快练】1.判一判(1)带电粒子在磁场中运动时一定会受到磁场力的作用。(　　)(2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直。(　　)(3)根据公式T= ，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比。(　　)(4)由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也可能做功。(　　)
(5)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷有关。(　　)(6)利用质谱仪可以测得带电粒子的比荷。(　　)(7)经过回旋加速器加速的带电粒子的最大动能是由D形盒的最大半径、磁感应强度B、加速电压的大小共同决定的。(　　)提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×
2.练一练(1)关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是(　　)A.运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力作用B.通电导线在磁场中一定受到安培力作用C.洛伦兹力一定对运动电荷不做功D.安培力一定对通电导线不做功
【解析】选C。运动电荷在磁场中运动，若速度方向与磁场方向相同，则所受洛伦兹力为零，即不受洛伦兹力作用，选项A错误；通电导线在磁场中若电流方向与磁场方向相同，则所受安培力为零，即不受安培力作用，选项B错误；若安培力方向与通电导线运动方向不垂直，会对通电导线做功，选项D错误；由于洛伦兹力方向永远垂直于速度方向，根据功的定义可知，洛伦兹力一定对运动电荷不做功，选项C正确。
(2)美丽的安庆处在北纬30度附近，一束带负电的粒子从太空沿地球半径方向飞向安庆振风塔，由于受到地磁场的作用，粒子的运动方向将会发生偏转，该束带电粒子的偏转方向是(　　)
A.向东B.向西C.向南D.向北
【解析】选B。运动粒子带负电，而地磁场的水平分量由南向北，所以根据左手定则可以判断，粒子所受洛伦兹力的方向向西，应向西偏转，则B正确，A、C、D错误。
【剥茧抽丝】——提升演绎推理能力(1)根据洛伦兹力提供向心力列出方程：____________。
(3)在两板之间只运动一个周期即T0时，R＝___。当正离子在两板之间运动n个周期，即nT0时，R＝___(n＝1，2，3，…)