1.3 洛伦兹力 预习案（含答案） 高二物理教科版（2019）选择性必修第二册

1.3 洛伦兹力 预习案 高二物理教科版（2019）选择性必修第二册 1.知道什么是洛伦兹力，知道洛伦兹力与安培力的关系。 2.会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 3.理解洛伦兹力的计算公式，并会用其进行计算。 重点、难点 会应用动力学方法推导半径公式和周期公式； 会分析带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题。 一、初识洛伦兹力 运动电荷在磁场中受到的磁场力，称为洛伦兹力。 二、洛伦兹力的方向 如图所示，可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场中的偏转。 （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何？ （2）运动的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由谁提供？ （3）如果保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，轨迹圆半径如何变化？ （4）如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，轨迹圆半径如何变化？ 左手定则：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线①_____手心，②_____正电荷的运动方向（即电流方向），则③_____所指方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。 三、洛伦兹力的大小 安培力是通电导线受到的力，容易测量，是否可以从安培力 F 的表达式得出 洛伦兹力 F洛 的表达式呢？ 四、带电粒子在匀强磁场中的运动 （1）洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直，只改变粒子速度的④_____，不改变粒子速度的⑤_____。 （2）沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做⑥_____运动。 2.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期 （1）运动条件：不计重力的带电粒子沿着与磁场⑦_____的方向进入匀强磁场。 （2）洛伦兹力作用：提供带电粒子做圆周运动的⑧_____。 （3）由，可得r＝⑨_____。 ①粒子在同一匀强磁场中，由半径公式知，r与m、q、v有关。 ②同一粒子在同一磁场中，由知，r与v成正比。 （4）由和，可得T＝。 当粒子垂直进入同一匀强磁场中，速度越大，半径越大，但周期相同，即周期与运动速度无关，与半径大小无关，而与带电粒子的比荷成反比。 【思考】 1.带电粒子若垂直进入非匀强磁场后做半径不断变化的运动，这时公式r＝是否成立？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2.一个带正电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场。粒子的一段径迹如图所示。径迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量、质量不变)。从图中情况可以作出何种判断？ （1）粒子的运动轨迹方向由a→b，还是b→a （2）粒子在磁场中运动的半径随速度的减小是增大还是减小？ 参考答案： 二（1）一条直线 圆；（2）洛伦兹力；（3）减小；（4）增大 ①垂直穿过 ②四指指向 ③大拇指 三 略 四 ④方向 ⑤大小 ⑥匀速圆周 ⑦垂直 ⑧向心力 ⑨ 【思考】1.提示 成立。在非匀强磁场中，随着B的变化，粒子轨迹的圆心、半径不断变化，但粒子运动到某位置的半径仍由B、q、v、m决定，仍满足。 2.提示 (1)由左手定则，洛伦兹力指向轨迹凹的一侧，如图。可判定粒子轨迹方向为b→a。 (2)由于粒子的能量变小，由Ek＝mv2，知速率变小，所以可判定粒子在磁场中运动的半径随速度的减小而减小。 1.如图，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，甲、乙粒子分别带和的电荷，二者以相同速度v沿与x轴成30°角从原点射入磁场，且甲的质量是乙的3倍，则甲、乙在磁场中运动时间之比为( ) A.1:3 B.6:1 C.1:6 D. 2.质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图两种虚线所示，下列表述正确的是( ) A. M带负电，N带正电 B. M的速度率小于N的速率 ... ...