20xx教科版高中物理選修3-13-4磁場對運(yùn)動電荷的作用洛倫茲力-在線瀏覽
2025-01-22 17:01本頁面
【正文】 電荷的速度變化情況相對應(yīng)． 3 ． 洛倫茲力和電場力的比較 對應(yīng)力 內(nèi)容 項(xiàng)目 洛倫茲力 F 電場力 F 大小 F洛 ＝ qvB(v⊥ B) F＝ qE 與速度關(guān)系 v＝ 0或 v∥ B， F洛 ＝ 0 與速度的有無、方向均無關(guān) 力方向與場方向的關(guān)系 一定是 F洛 ⊥ B， F洛⊥ v，與電荷電性無關(guān) 正電荷與電場方向相同，負(fù)電荷與電場方向相反 做功情況 任何情況下都不做功 可能做正功、負(fù)功、也可能不做功 力 F為零時場的情況 F洛 為零， B不一定為零 F為零 E一定為零 作用效果 只改變電荷運(yùn)動的速度方向，不改變速度大小 既可以改變電荷運(yùn)動的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動的方向 4. 洛倫茲力與安培力的區(qū)別與聯(lián)系 ( 1 ) 區(qū)別 ① 洛倫茲力是單個運(yùn)動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)． ② 盡管安培力是自由電荷定向移動時受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能認(rèn)為安培力就簡單地等于所有定向移動電荷所受洛倫茲力的和 ，一般只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時才能這樣認(rèn)為． 1 ．試判斷下圖中帶電粒子所受洛倫茲力的方向向上的是 ( ) 解析： A 圖中帶電粒子受力方向向上； B 圖中帶電粒子受力方向向外； C 圖中帶電粒子受力方向向左； D 圖中帶電粒子受力方向向里． 答案： A 1 ． 在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動 在研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動規(guī)律時，要著重把握 “ 一找圓心，二找半徑 R ＝m vqB，三找周期 T ＝2π mBq或時間 ”的基本方法和規(guī)律． 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動 (1 ) 圓心的確定 在實(shí)際問題中圓心位置的確定極為重要，通常有兩種方法： ① 已知入射方向和出射方向時，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心 ( 如圖 3 － 4 － 2 所示，圖中 P 為入射點(diǎn)， M 為出射點(diǎn) ) ． 圖 3 － 4 － 2 圖 3 － 4 － 3 ② 已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作連線的中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心 ( 如圖 3 － 4 － 3 所示， P 為入射點(diǎn)， M 為出射點(diǎn) ) ． ( 2 ) 半徑的確定 利用平面 幾何關(guān)系，求出該圓的可能 半徑 ( 或圓心角 ) ，并注意以下兩個重要的 幾何特點(diǎn)： 圖 3－ 4－ 4 ① 粒子速度的偏向角 ( φ ) 等于回旋角 ( α ) ，并等于 AB 弦與切線的夾角 ( 弦切角 θ ) 的 2 倍 ( 如圖 3 － 4 － 4 ，即 φ ＝ α ＝ 2 θ ＝ ωt . ② 相對的弦切角 ( θ ) 相等，與相鄰的弦切角 ( θ ′ ) 互補(bǔ)，即 θ ＋ θ ′＝ 1 8 0 176。 . ( 3 ) 時間的確定 粒子在磁場中運(yùn)動一周的時間為 T ，當(dāng)粒子運(yùn)動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為 α 時，其運(yùn)動時間可由下式表示： t＝α360176。 能夠從入射的那一邊反向飛出，就形成多解． 重復(fù)性形成多解 帶電粒子在部分是電場，部分是磁場的空間中運(yùn)動時，往往具有重復(fù)性的運(yùn)動，形成多解 . 2 ．電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動．下列說法正確的是( ) A ．速率越大，周期越大 B ．速率越小，周期越大 C ．速度方向與磁場方向平行 D ．速度方向與磁場方向垂直 解析： 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動時，向心力是由洛倫茲力提供的，因此由牛頓第二定律得： F 洛 ＝ Bq v ＝m v2r，又 T＝2π rv. 所以得 T ＝2π mBq，由此可以確定，帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期與 速率無關(guān)，則 A 、 B 項(xiàng)錯；由左手定則可確定帶電粒子勻速圓周運(yùn)動時，速度的方向與磁場的方向是垂直的關(guān)系，則 C 項(xiàng)錯 D 項(xiàng)對． 答案： D 【例 1 】 在圖 3 － 4 － 6 所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為 B ，帶電粒子的速率均為 v ，帶電荷量均為 q . 試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小及方向． 圖 3 － 4 － 6 洛倫茲力的大小計算及方向判定 思路點(diǎn)撥： 確定洛倫茲力方向的一
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