第一章 本章整合—人教版高中物理选择性必修第二册课件完美版
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人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 本章整合
ad 边射出磁场经历的时间一定小于6
定大于
6
=
5
5
1
t0,小于 T= t0;从
6
12
3
2
5
5
一定大于12T=6t0,小于 3
5
间一定等于 6
=
5
t
0。
3
=
=
1
t0;从
3
ab 边射出磁场经历的时间一
bc 边射出磁场经历的时间
4
t0;从
3
cd 边射出磁场经历的时
角度2旋转圆模型
基本思路
定
速度大
关键能力 理解能力、分析综合能力、运用数学工具解决物理问题的能力
教材衔接
思维方法
人教版选择性必修第二册第12页第3题问题情境和分析方法相
同
分析带电粒子在有界磁场中的运动问题,根据题给条件确定圆
心位置,利用几何知识求半径是解题的关键
2.(2023北京卷)2022年,我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”,创造了大
2(1-cos)
lST=
。
R= ,则 lPS=2Rcos
2cos
2
θ= ,lPT=2R= ,所以
角度3平移圆模型
基本思路
平移
圆
速度大小一定,方
向一定,但入射点 粒子源发射速度大小、方向一定,入射点不同但在
在同一直线上
同一直线上的带电粒子进入匀强磁场时,它们做匀
102
。
试题情境 生活实践情境
必备知识 安培力的大小和方向
关键能力 理解能力、情境想象和推理能力
教材衔接
思维方法
人教版选择性必修第二册第7页第3题也考查了安培力的实际应
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 专题提升 带电粒子在复合场中的运动
入电场区域
带电粒子在电场中做类平抛运动
粒子在电场中偏转后,沿与M点速度 带电粒子出电场时速度方向与y轴负
相反的方向经y轴上的N点(图中未画 方向成60°角
出)射入第三象限,再经一段时间后粒 带电粒子在y轴左边磁场中运动时的
子经M点再次进入第一象限
圆心位置
教你破题
方法技巧
“五步”突破带电粒子在组合场中的运动问题
方法技巧
当带电粒子在三场的叠加场中做匀速圆周运动时,一定是静电
力和重力平衡,洛伦兹力提供向心力。
角度3带电体在叠加场中运动的动态分析问题
【例题4】 (2024山东青岛二中高二期末)如图所示,空间存在水平向右的
匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,粗糙绝缘的水平面上有一带正电的
小球,从P点由静止释放后向右运动,运动过程中会经过N点。已知小球质
利用牛顿第二定律和向心力
方法
1 2
qE
x=v0t,y=2at ,a= m ,tan
mv
2m
θT
公式,r= qB ,T= qB ,t=2
at
θ=v
0
典例剖析
【例题1】 (2024广东揭阳高二期末)如图所示,xOy坐标系第一、二、三象
限内存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场,第二、三象限内的磁感应强度
( ACD )
A.小球做匀速直线运动
B.小球做匀变速直线运动
C.qE=mg
( )2 +()2
D.v=
解析 若小球不做匀速直线运动,速度大小在改变,则小球受到的洛伦兹力
大小在改变,由于小球所受静电力和重力不变,故可知小球所受合外力在改
变,合外力与速度方向不可能一直在同一直线上,即不可能在此空间中做直
带电粒子在电场中做类平抛运动
粒子在电场中偏转后,沿与M点速度 带电粒子出电场时速度方向与y轴负
相反的方向经y轴上的N点(图中未画 方向成60°角
出)射入第三象限,再经一段时间后粒 带电粒子在y轴左边磁场中运动时的
子经M点再次进入第一象限
圆心位置
教你破题
方法技巧
“五步”突破带电粒子在组合场中的运动问题
方法技巧
当带电粒子在三场的叠加场中做匀速圆周运动时,一定是静电
力和重力平衡,洛伦兹力提供向心力。
角度3带电体在叠加场中运动的动态分析问题
【例题4】 (2024山东青岛二中高二期末)如图所示,空间存在水平向右的
匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,粗糙绝缘的水平面上有一带正电的
小球,从P点由静止释放后向右运动,运动过程中会经过N点。已知小球质
利用牛顿第二定律和向心力
方法
1 2
qE
x=v0t,y=2at ,a= m ,tan
mv
2m
θT
公式,r= qB ,T= qB ,t=2
at
θ=v
0
典例剖析
【例题1】 (2024广东揭阳高二期末)如图所示,xOy坐标系第一、二、三象
限内存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场,第二、三象限内的磁感应强度
( ACD )
A.小球做匀速直线运动
B.小球做匀变速直线运动
C.qE=mg
( )2 +()2
D.v=
解析 若小球不做匀速直线运动,速度大小在改变,则小球受到的洛伦兹力
大小在改变,由于小球所受静电力和重力不变,故可知小球所受合外力在改
变,合外力与速度方向不可能一直在同一直线上,即不可能在此空间中做直
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在有界匀强磁场中的运动
由洛伦兹力提供向心力得
2
Bqv=m ,即
(n=1,2,3,…),
v= =Bk·(n=1,2,3,…)。
知识归纳
带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由于多种因素的影响,使问题
形成多解。多解形成的原因一般包含四个方面:
类型
带电粒
子电性
不确定
分析
图例
受洛伦兹力作用的带电粒子,可能
示),此时轨道的圆心为O'点,由平面几何知识得
2
2
R =d +
2
1
- ,得
2
质子在磁场中有
所以
5
R= d
4
0 2
ev0B=
0
5
0
40
R= ,即 d= ,B1=
4
1
5
B 较大时,质子从 N 点射出,此时质子运动了半个圆周,轨道半径
1
0
所以 d= ,即
4
2
因而形成多解
图例
应用体验
典例2 (2021华中师大一附中模拟)如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平
行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O'正对,在两板间
有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一群
正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、电
荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周
针对训练1
真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场
方向如图所示,MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电
荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ=30°的方向垂直射
2
Bqv=m ,即
(n=1,2,3,…),
v= =Bk·(n=1,2,3,…)。
知识归纳
带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由于多种因素的影响,使问题
形成多解。多解形成的原因一般包含四个方面:
类型
带电粒
子电性
不确定
分析
图例
受洛伦兹力作用的带电粒子,可能
示),此时轨道的圆心为O'点,由平面几何知识得
2
2
R =d +
2
1
- ,得
2
质子在磁场中有
所以
5
R= d
4
0 2
ev0B=
0
5
0
40
R= ,即 d= ,B1=
4
1
5
B 较大时,质子从 N 点射出,此时质子运动了半个圆周,轨道半径
1
0
所以 d= ,即
4
2
因而形成多解
图例
应用体验
典例2 (2021华中师大一附中模拟)如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平
行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O'正对,在两板间
有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一群
正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、电
荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周
针对训练1
真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场
方向如图所示,MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电
荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ=30°的方向垂直射
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 3.带电粒子在匀强磁场中的运动
下,粒子做圆周运动的半径取决于粒子的质量和速度的乘积。
知识点二 带电粒子在有界匀强磁场中的运动
【问题引领】
带电粒子垂直进入有界匀强磁场运动时,磁场边界对带电粒子的运动有
什么影响?
提示:由于磁场边界的影响,运动轨迹可能不再是一个整圆,而是一段圆弧。
【归纳提升】
1.有界磁场内部分圆周轨迹的分析方法
(1)圆心的确定方法:两线定一点。
C
正确。
2
本 课 结 束
②根据勾股定理求解,如图丙所示,若已知出射点相对于入射点上下侧移
了x,则满足r2=d2+(r-x)2。
③根据三角函数求解,如图丙所示,若已知出射速度方向与水平方向的夹
角为θ,磁场的宽度为d,则有关系式 r=sin
丙
。
(3)四种角度关系。
①如图丁所示,速度的偏向角(φ)等于圆心角(α)。
丁
②圆心角α等于弦AB与速度方向的夹角(弦切角θ)的2倍(φ=α=2θ=ωt)。
运动的半径公式和周期公式,掌握科学思维的方法。
自主预习·新知导
学
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
1.洛伦兹力的作用效果
(1)洛伦兹力只改变带电粒子速度的方向,不改变带电粒子速度的大小。
(2)洛伦兹力不对带电粒子做功,不改变粒子的能量。
2.带电粒子在匀强磁场中的运动形式
洛伦兹力对带电粒子起到了提供向心力的作用,所以,沿着与磁场垂直的
2π
2π
(2)运动周期:T= = 。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周
期跟轨道半径和运动速度无关。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,轨道半径跟粒子的速率成正
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 4 质谱仪与回旋加速器
质量 和分析同位素的重要工具。
质量不等,半径不同
二、回旋加速器
电加速和磁偏转交替进行
1.回旋加速器的工作原理:回旋加速器主要由两个
D形盒之间的 电场
D形盒
使带电粒子加速,垂直于D形盒的 磁场
组成,两
使带电
粒子回旋。
2.交流电源的周期:回旋加速器交流电源的周期等于带电粒子在磁场中的
运动周期。
情境链接
探究点一
质谱仪
导学探究
如图所示为质谱仪原理示意图。设粒子质量为
m、电荷量为q,加速电场电压为U,偏转磁场的
磁感应强度为B。则粒子进入磁场时的速度是
多大?打在底片上的位置到S3的距离多大?
提示 带电粒子经加速电场 U 加速,然后经过 S3 沿着与磁场垂直的方向进入
匀强磁场,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,最后打到照相底片上,粒子进
教你析题
读取题干
获取信息
两盒处于磁感应强度为B的匀强磁场
中,磁场方向垂直于盒面。位于D1盒 带电粒子在磁场中做圆周运动的周
圆心附近的A处有一个粒子源,产生质 期
量为m、电荷量为+q的带电粒子
半圆金属盒的半径为R
带电粒子在金属盒中运动的最大半
径
带电粒子每次加速后在磁场中运动
相邻轨迹间距Δd
的直径与加速前在磁场中运动的直
1.根据带电粒子在电场和磁场中的运动特点理解质谱仪的构造及工
作原理,会确定粒子在磁场中运动的半径,会求粒子的比荷。(科学思
学习 维)
目标 2.根据带电粒子在电场和磁场中的运动特点理解回旋加速器的构造
及工作原理,知道交变电流的周期与粒子在磁场中运动的周期之间
的关系,知道决定粒子最大动能的因素。(科学思维)
质量不等,半径不同
二、回旋加速器
电加速和磁偏转交替进行
1.回旋加速器的工作原理:回旋加速器主要由两个
D形盒之间的 电场
D形盒
使带电粒子加速,垂直于D形盒的 磁场
组成,两
使带电
粒子回旋。
2.交流电源的周期:回旋加速器交流电源的周期等于带电粒子在磁场中的
运动周期。
情境链接
探究点一
质谱仪
导学探究
如图所示为质谱仪原理示意图。设粒子质量为
m、电荷量为q,加速电场电压为U,偏转磁场的
磁感应强度为B。则粒子进入磁场时的速度是
多大?打在底片上的位置到S3的距离多大?
提示 带电粒子经加速电场 U 加速,然后经过 S3 沿着与磁场垂直的方向进入
匀强磁场,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,最后打到照相底片上,粒子进
教你析题
读取题干
获取信息
两盒处于磁感应强度为B的匀强磁场
中,磁场方向垂直于盒面。位于D1盒 带电粒子在磁场中做圆周运动的周
圆心附近的A处有一个粒子源,产生质 期
量为m、电荷量为+q的带电粒子
半圆金属盒的半径为R
带电粒子在金属盒中运动的最大半
径
带电粒子每次加速后在磁场中运动
相邻轨迹间距Δd
的直径与加速前在磁场中运动的直
1.根据带电粒子在电场和磁场中的运动特点理解质谱仪的构造及工
作原理,会确定粒子在磁场中运动的半径,会求粒子的比荷。(科学思
学习 维)
目标 2.根据带电粒子在电场和磁场中的运动特点理解回旋加速器的构造
及工作原理,知道交变电流的周期与粒子在磁场中运动的周期之间
的关系,知道决定粒子最大动能的因素。(科学思维)
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 4.质谱仪与回旋加速器
1
qvB= ,解得 r= =
2
2
,所以 x=2r=
2
。
若离子束由同位素组成,则 q 相同而 m 不同,x 越大对应的离子质量越大,故 A
2
错误,B 正确。由 x=
2
可知,只要 x 相同,对应的离子的比荷一定相等,
离子质量和电荷量不一定相等,故 C、D 错误。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)因同位素的质量不同,所以同位素的离子在质谱仪中的轨道半径不同。
( √ )
(2)利用回旋加速器加速带电粒子,要提高加速粒子的最终能量,应尽可能
增大磁感应强度B和D形盒的半径R。( √ )
(3)回旋加速器工作时,电场必须是周期性变化的。( √ )
(4)回旋加速器中,磁场的作用是改变粒子速度的方向,便于多次加速。
【变式训练 1】 如图所示,在 x 轴的上方存在垂直于纸面向里、磁感应强度
大小为 B0 的匀强磁场,位于 x 轴下方的离子源 C 发射质量为 m、电荷量为 q
0 2
的一束负离子,其初速度大小范围为 0~√3v0。
这束离子经电势差为 U= 2 的
电场加速后,从小孔(坐标原点 O)垂直于 x 轴且垂直于磁场射入磁场区域,最
为B,D形金属盒的半径为R,狭缝间的距离为d,匀强电场间的加速电压为U,
要增大带电粒子(电荷量为q、质量为m,不计重力)射出时的动能,则下列方
法中可行的是(
)
A.增大匀强电场间的加速电压
B.减小狭缝间的距离
C.增大磁场的磁感应强度
D.增大D形金属盒的半径
答案:CD
2
1 2 2 2 2
1.加速:带电粒子进入质谱仪的加速电场,由动能定理得 qU=2mv 。①
qvB= ,解得 r= =
2
2
,所以 x=2r=
2
。
若离子束由同位素组成,则 q 相同而 m 不同,x 越大对应的离子质量越大,故 A
2
错误,B 正确。由 x=
2
可知,只要 x 相同,对应的离子的比荷一定相等,
离子质量和电荷量不一定相等,故 C、D 错误。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)因同位素的质量不同,所以同位素的离子在质谱仪中的轨道半径不同。
( √ )
(2)利用回旋加速器加速带电粒子,要提高加速粒子的最终能量,应尽可能
增大磁感应强度B和D形盒的半径R。( √ )
(3)回旋加速器工作时,电场必须是周期性变化的。( √ )
(4)回旋加速器中,磁场的作用是改变粒子速度的方向,便于多次加速。
【变式训练 1】 如图所示,在 x 轴的上方存在垂直于纸面向里、磁感应强度
大小为 B0 的匀强磁场,位于 x 轴下方的离子源 C 发射质量为 m、电荷量为 q
0 2
的一束负离子,其初速度大小范围为 0~√3v0。
这束离子经电势差为 U= 2 的
电场加速后,从小孔(坐标原点 O)垂直于 x 轴且垂直于磁场射入磁场区域,最
为B,D形金属盒的半径为R,狭缝间的距离为d,匀强电场间的加速电压为U,
要增大带电粒子(电荷量为q、质量为m,不计重力)射出时的动能,则下列方
法中可行的是(
)
A.增大匀强电场间的加速电压
B.减小狭缝间的距离
C.增大磁场的磁感应强度
D.增大D形金属盒的半径
答案:CD
2
1 2 2 2 2
1.加速:带电粒子进入质谱仪的加速电场,由动能定理得 qU=2mv 。①
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 2 磁场对运动电荷的作用力
在发光。
【要点提示】 电子束的磁偏转就是通过改变偏转线圈中电流的大小和方
向来改变线圈产生磁场的强弱和方向,进而改变电子所受洛伦兹力的大小
和方向来实现的。
情境链接
太阳风暴爆发时会喷射大量的高能带电粒子流和等离子体,释放的物质和
能量到达近地空间,可引起地球磁层、电离层、中高层大气等地球空间环
境强烈扰动,从而影响卫星通信。
地球的地磁场相当于给地球撑起了一把保护伞,带电粒子进入地磁场后会
受到洛伦兹力的作用,洛伦兹力对带电粒子运动的速度有何影响?
提示 洛伦兹力只改变粒子运动速度的方向,不改变粒子运动速度的大小。
教材拓展
阅读教材第10页思考与讨论,考虑电子的运动轨迹向哪偏转由什么决定?
电子运动轨迹的弯曲程度由什么决定?
提示 电子向哪偏转由其所受洛伦兹力的方向决定,弯曲程度由其所受洛伦
达b点,此时滑块恰好对斜面无压力。重力加速度为g,关于滑块自a点运动
到b点的过程,下列说法正确的是( B )
A.滑块在a点受重力、支持力和洛伦兹力作用
B.滑块在 b 点受到的洛伦兹力大小为 qB 2ℎ
C.洛伦兹力做正功
D.滑块的机械能增大
解析 滑块在 a 点处于静止状态,在 a 点不受洛伦兹力作用,故 A 错误;滑块自
a 点运动到 b 点的过程中,洛伦兹力不做功,支持力不做功,滑块机械能守恒,由
1
机械能守恒定律得 mgh=2mv2,解得 v=
2ℎ,则滑块在 b 点受到的洛伦兹力为
F=qBv=qB 2ℎ,故 B 正确,C、D 错误。
探究点三
洛伦兹力与现代科技
导学探究
在两平行金属板间,有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场。α粒
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 安培力作用下导体的运动和平衡问题
用的电磁轨道,该轨道长7.5 m,宽1.5 m,若发射质量为50 g的炮弹,炮弹从轨
道左端由静止开始加速,当回路中的电流恒为20 A时,最大速度可达3 km/s。
轨道间所加磁场为匀强磁场,不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是
( C )
A.磁场方向竖直向下
B.磁场方向水平向右
C.磁感应强度的大小为1×103 T
两处,置于匀强磁场内。当金属棒中通以从a到b的电流I后,两金属丝偏离
竖直方向θ角而处于平衡状态。为了使金属棒在该位置上平衡,所需的磁
场的最小磁感应强度的大小、方向为( D )
A. tan
θ,竖直向上
B. tan
θ,竖直向下
C. sin
θ,平行于悬线向下
D. sin
1.会分析安培力作用下导体的运动情况。(物理观念、科学思维)
学习 2.会将立体图形转换为平面图进行受力分析。(科学思维)
目标
3.能分析通电导体在安培力作用下的平衡和加速问题。(科学思维)
目录索引
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
重难探究·能力素养全提升
探究点一
安培力作用下导体运动方向的判断
中通以逆时针方向的电流。图中虚线过ab边中点和ac边中点,在虚线的下
方为垂直于导线框向里的匀强磁场,导线框中的电流大小为I。此时导线框
处于静止状态,通过传感器测得细线中的拉力大小为F1;保持其他条件不变,
将虚线下方的磁场移至虚线上方,此时测得细线中拉力大小为F2。则磁感
应强度大小为( A )
2 -1
轨间的电阻为R,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,电阻R=R0=1 Ω,其余电
道左端由静止开始加速,当回路中的电流恒为20 A时,最大速度可达3 km/s。
轨道间所加磁场为匀强磁场,不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是
( C )
A.磁场方向竖直向下
B.磁场方向水平向右
C.磁感应强度的大小为1×103 T
两处,置于匀强磁场内。当金属棒中通以从a到b的电流I后,两金属丝偏离
竖直方向θ角而处于平衡状态。为了使金属棒在该位置上平衡,所需的磁
场的最小磁感应强度的大小、方向为( D )
A. tan
θ,竖直向上
B. tan
θ,竖直向下
C. sin
θ,平行于悬线向下
D. sin
1.会分析安培力作用下导体的运动情况。(物理观念、科学思维)
学习 2.会将立体图形转换为平面图进行受力分析。(科学思维)
目标
3.能分析通电导体在安培力作用下的平衡和加速问题。(科学思维)
目录索引
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
重难探究·能力素养全提升
探究点一
安培力作用下导体运动方向的判断
中通以逆时针方向的电流。图中虚线过ab边中点和ac边中点,在虚线的下
方为垂直于导线框向里的匀强磁场,导线框中的电流大小为I。此时导线框
处于静止状态,通过传感器测得细线中的拉力大小为F1;保持其他条件不变,
将虚线下方的磁场移至虚线上方,此时测得细线中拉力大小为F2。则磁感
应强度大小为( A )
2 -1
轨间的电阻为R,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,电阻R=R0=1 Ω,其余电
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中的运动 (2)
半径
R= ,周期
2π
T= ,因为两粒子速率相同,代入
Tp∶Tα=1∶2,故选项 A 正确。
q、m,可得 Rp∶Rα=1∶2,
重难探究•能力素养全提升
探究
带电粒子在匀强磁场中的运动
情境探究
如图所示,可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转。
(1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何?加上磁场时,电子束的运动轨迹如
易错辨析判一判
(1)带电粒子在磁场中一定做匀速圆周运动。(
)
答案 ×
解析 当粒子平行射入匀强磁场中时,粒子做匀速直线运动。
(2)洛伦兹力既改变了速度的方向,也改变了速度的大小。(
)
答案 ×
解析 洛伦兹力与速度垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
(3)带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用。(
关。(
)
答案 ×
解析 根据半径公式
r= 可知,半径与粒子的质量和速度有关。
即学即用练一练
质子 p(11 H)和 α 粒子(42 He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,
轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα,则下列选项正确的是(
A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2
粒子经过磁场偏转后在N点垂直穿过x轴 圆心在x轴上
选项A
根据左手定则判断
选项C、D
根据几何关系求解
由洛伦兹力提供向心力列方程求
选项B
解
考题点睛
考点考向
点睛
模型:匀速圆周运动
规律:洛伦兹力提供向心力
带电粒子在匀强磁场中的运动
方法:定圆心,画轨迹,求半径
易错:轨迹画不出来,找不到几何关系
R= ,周期
2π
T= ,因为两粒子速率相同,代入
Tp∶Tα=1∶2,故选项 A 正确。
q、m,可得 Rp∶Rα=1∶2,
重难探究•能力素养全提升
探究
带电粒子在匀强磁场中的运动
情境探究
如图所示,可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转。
(1)不加磁场时,电子束的运动轨迹如何?加上磁场时,电子束的运动轨迹如
易错辨析判一判
(1)带电粒子在磁场中一定做匀速圆周运动。(
)
答案 ×
解析 当粒子平行射入匀强磁场中时,粒子做匀速直线运动。
(2)洛伦兹力既改变了速度的方向,也改变了速度的大小。(
)
答案 ×
解析 洛伦兹力与速度垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
(3)带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用。(
关。(
)
答案 ×
解析 根据半径公式
r= 可知,半径与粒子的质量和速度有关。
即学即用练一练
质子 p(11 H)和 α 粒子(42 He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,
轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα,则下列选项正确的是(
A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2
粒子经过磁场偏转后在N点垂直穿过x轴 圆心在x轴上
选项A
根据左手定则判断
选项C、D
根据几何关系求解
由洛伦兹力提供向心力列方程求
选项B
解
考题点睛
考点考向
点睛
模型:匀速圆周运动
规律:洛伦兹力提供向心力
带电粒子在匀强磁场中的运动
方法:定圆心,画轨迹,求半径
易错:轨迹画不出来,找不到几何关系
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第一章 安培力与洛伦兹力 2 磁场对运动电荷的作用力
A.电子经过磁场速度增大
D B.偏转磁场的方向水平向右
C.偏转磁场的方向垂直于纸面向里
D.偏转磁场的方向垂直于纸面向外
[解析] 电子经过磁场，洛伦兹力不做功，则动能不变，即速度大小不变，故A错误；
欲使电子束打到荧光屏上的A点，则洛伦兹力方向向左，根据左手定则可知，偏转磁
场的方向垂直于纸面向外，故B、C错误，D正确。
5.洛伦兹力与安培力的关系
分类
洛伦兹力
安培力
单个运动的带电粒子所受到的磁场的作用力 通电导线所受到的磁场的作用力
区别
不做功
可以做功
（1）安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质； 联系
（2）方向关系：洛伦兹力与安培力的方向均可用左手定则进行判断
例题1 [2023江苏常州月考]下列各图反映的是带电粒子在匀强磁场中沿垂直于磁场方 向做匀速圆周运动的情况，其中正确的是( D )
C.电子将向上偏转，速率变小
D.电子将向下偏转，速率不变
[解析] 根据安培定则可知导线下方磁感应强度方向垂直于纸面向外，再根据左手定则
可知电子将向上偏转，由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变，B正确。
D A.小球的速度相同 B.细线所受的拉力相同 C.小球所受的洛伦兹力相同 D.小球的向心加速ห้องสมุดไป่ตู้相同
续表
物理观念：建立带电粒子在磁场中会做曲线运动的基本观念。 科学思维：通过电流微观表达式结合安培力公式综合分析、推导洛伦兹力表达 学科 式。 核心 科学探究：通过实验初步认识到带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，并通 素养 过控制变量法初步认识洛伦兹力的大小、方向与哪些因素有关。 科学态度与责任：认识到带电粒子在磁场中的偏转在科技上的应用。