洛倫茲力的特點(diǎn)與電荷的運(yùn)動(dòng)

1、洛倫茲力的特點(diǎn)與電荷的運(yùn)動(dòng),1.考點(diǎn)精講,2.典例剖析,3.規(guī)律方法,4.跟蹤訓(xùn)練,第八章 磁場(chǎng),5.真題演練,一、考點(diǎn)精講,1.考點(diǎn)精講,,1．洛倫茲力的特點(diǎn),(1)洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷速度方向和磁場(chǎng)方向確定的平面．(2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化．(3)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中不一定受洛倫茲力作用．(4)左手判斷洛倫茲力方向，但一定分正、負(fù)電荷．(5)洛倫茲力一定不做功．,,,,v,,,

2、,v,,,O,,,F,F,,,2．洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別,(1)洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場(chǎng)力．(2)洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永不做功，而安培力對(duì)通電導(dǎo)線，可做正功，可做負(fù)功，也可不做功．,,,,3. 洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較,易錯(cuò)辨析,磁場(chǎng)對(duì)在其中運(yùn)動(dòng)電荷的作用力,電場(chǎng)對(duì)放入其中電荷的作用力,v≠0且v不與B平行,電場(chǎng)中的電荷一定

3、受到電場(chǎng)力作用,F＝qvB(v⊥B),F＝qE,一定是F⊥B，F(xiàn)⊥v，與電荷電性無(wú)關(guān),正電荷與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷與電場(chǎng)方向相反,任何情況下都不做功,可能做正功、負(fù)功，也可能不做功,F為零，B不一定為零,F為零，E一定為零,只改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向，不改變速度大小,既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向,二、典例剖析,2. 典例剖析,,審題導(dǎo)析對(duì)比分析在不同勻強(qiáng)磁場(chǎng)中兩同速率電子的受力情況，進(jìn)而由受力情況確定兩電子的運(yùn)

4、動(dòng)情況.,【例1】(2015·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ,19)有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是Ⅱ中的k倍.兩個(gè)速率相同的電子分別在兩磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng).與Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的電子相比,Ⅱ中的電子(　　)A．運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑是Ⅰ中的k倍B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍C．做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是Ⅰ中的k倍D．做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度與Ⅰ中的相等,,,解析顯隱,,,,【備選】 如圖示,空間的某一區(qū)域存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)帶電粒

5、子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng),從C點(diǎn)離開區(qū)域；如果將磁場(chǎng)撤去,其他條件不變,則粒子從B點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū)；如果將電場(chǎng)撤去,其他條件不變,則這個(gè)粒子從D點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū).已知BC＝CD，設(shè)粒子在上述三種情況下,從A到B、從A到C和從A到D所用的時(shí)間分別是t1、t2和t3，離開三點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是Ek1、Ek2、Ek3，粒子重力忽略不計(jì)，以下關(guān)系正確的是(　　)．　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．t1＝t2Ek2＝Ek3

6、 D．Ek1＝Ek2<Ek3,,,審題設(shè)疑,(1)當(dāng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)存在時(shí),粒子做什么運(yùn)動(dòng)？遵從什么物理規(guī)律？動(dòng)能怎樣變化？,,,,,(2)只有電場(chǎng)時(shí)①粒子做什么運(yùn)動(dòng)？②如何求其運(yùn)動(dòng)時(shí)間？動(dòng)能如何變化？,(3)只有磁場(chǎng)時(shí)①粒子做什么運(yùn)動(dòng)？②如何求其運(yùn)動(dòng)時(shí)間？ 動(dòng)能如何變化？,,,,,,,轉(zhuǎn) 解析,平拋軌跡,圓弧軌跡,解析　當(dāng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)存在時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)qE＝qvB；當(dāng)只有電場(chǎng)時(shí)，粒子從B點(diǎn)射出，做類平拋運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)

7、的合成與分解可知，水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，所以t1＝t2；當(dāng)只有磁場(chǎng)時(shí)，粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小不變，但路程變長(zhǎng)，則t2<t3，因此A選項(xiàng)正確．粒子從B點(diǎn)射出時(shí)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能變大，故C選項(xiàng)正確．答案　AC,轉(zhuǎn) 原題,三、規(guī)律方法,3.規(guī)律方法,因洛倫茲力始終與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力對(duì)粒子不做功，不改變速度的大小，但它可改變運(yùn)動(dòng)電荷(或帶電體)速度的方向，影響帶電體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等。如果沒(méi)有其他

8、外力對(duì)帶電粒子做功，在粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中就不會(huì)有能量之間的轉(zhuǎn)化。,,,【變式訓(xùn)練1】 兩個(gè)質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b,以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。若不計(jì)粒子的重力,則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．a(chǎn)粒子帶正電，b粒子帶負(fù)電B．a(chǎn)粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力較大C．b粒子的動(dòng)能較大D．b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),,,解析顯隱,四、跟蹤訓(xùn)練,4.跟蹤訓(xùn)練,,,【跟蹤訓(xùn)練】 (多選)一

9、個(gè)帶正電的小球沿光滑絕緣的桌面向右運(yùn)動(dòng),速度方向垂直于一個(gè)水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示,小球飛離桌面后落到地板上,設(shè)飛行時(shí)間為t1,水平射程為x1,著地速度為v1.撤去磁場(chǎng),其余的條件不變,小球飛行時(shí)間為t2，水平射程為x2，著地速度為v2，則下列論述正確的是(　　)A．x1＞x2 B．t1＞t2C．v1和v2大小相等 D．v1和v2方向相同,,,,解析顯隱,,,,,mg,F洛

10、,,v,,,,【跟蹤訓(xùn)練】如圖所示，在赤道處，將一小球向東水平拋出，落地點(diǎn)為a；給小球帶上電荷后，仍以原來(lái)的速度拋出，考慮地磁場(chǎng)的影響，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．無(wú)論小球帶何種電荷，小球仍會(huì)落在a點(diǎn)B．無(wú)論小球帶何種電荷，小球下落時(shí)間都會(huì)延長(zhǎng)C．若小球帶負(fù)電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)D．若小球帶正電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn),解析　地磁場(chǎng)在赤道上空水平由南向北，從南向北觀察，如果小球帶正電荷，則洛倫茲力斜向右上方，該洛倫茲

11、力在豎直向上和水平向右方向均有分力，因此，小球落地時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，水平位移會(huì)變大；同理，若小球帶負(fù)電，則小球落地時(shí)間會(huì)變短，水平位移會(huì)變小，故D正確。答案　D,解析顯隱,,,,,,轉(zhuǎn) 解析,【跟蹤訓(xùn)練】 如圖所示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個(gè)小球中，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電．現(xiàn)將三個(gè)小球在軌道AB上分

12、別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn)，則(　　)．A．經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，三個(gè)小球的速度相等B．經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，甲球的速度最小C．甲球的釋放位置比乙球的高D．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變,,,,+q 甲,Mg,,,v,,F安,-q 乙,,丙不帶電,,,轉(zhuǎn)原題,五、真題演練,5.真題演練,,,【真題】(2012·廣東高考)質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N,以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),運(yùn)行的

13、半圓軌跡如圖中虛線所示.下列表述正確的是(　　)A. M帶負(fù)電，N帶正電B. M的速率小于N的速率C. 洛倫茲力對(duì)M、N做正功D. M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間,,,v,,F洛,分析：對(duì)帶電粒子M已知所在處磁場(chǎng)方向、所受洛侖茲力方向及運(yùn)動(dòng)方向。根據(jù)左手定則可判定出,四指指向與帶電粒子M的速度方向反向,故M帶負(fù)電;同理可判定N帶正電,轉(zhuǎn)解析,,,轉(zhuǎn) 原題,,,【真題】 (2013·安徽理綜)圖中a、b、c、d為四根

14、與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示．一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是(　　) A. 向上 B. 向下C. 向左 D. 向右,解析： 該題主要考查磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量疊加問(wèn)題，解題的關(guān)鍵是判斷出O點(diǎn)的合磁場(chǎng)方向．b、d中的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場(chǎng)為零．a(chǎn)、c電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場(chǎng)向左．由左手定