高考物理一轮复习第八章磁场第2节磁场对运动电荷的作用23页

第 2 节 场对运动电荷的作用
(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＝
2πr
v
，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期 T与 v成反比。(×)
(4)粒子在只受洛伦兹力作用时运动的速度不变。(×)
(5)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。(×)
(6)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。(√)
(7)利用质谱仪可以测得带电粒子的比荷。(√)
(8)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。(×)
(1)荷兰物理学家洛伦兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛伦兹
力)的观点。
(2)英国物理学家汤姆孙发现电子，并指出：阴极射线是高速运动的电子流。
(3)阿斯顿设计的质谱仪可用来测量带电粒子的质量和分析同位素。
(4)1932年，美国物理学家劳伦兹发明了回旋加速器，能在实验室中产生大量的高能粒
子。(最大动能仅取决于磁场和 D形盒直径，带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同)
突破点(一) 对洛伦兹力的理解

1．洛伦兹力的特点
(1)利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意区分正、负电荷。
(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化。
(3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。
(4)洛伦兹力一定不做功。
2．洛伦兹力与安培力的联系及区别
(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者性质相同，都是磁场力。
(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。
3．洛伦兹力与电场力的比较
洛伦兹力 电场力
产生
条件 v≠0且 v不与 B平行 电荷处在电场中
大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE
方向 F⊥B且 F⊥v
正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方
向相反
做功
情况
任何情况下都不做功 可能做正功，可能做负功，也可能不做功
[多角练通]
1．(2016·北京高考)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早
记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南
也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合
上述材料，下列说法不正确的是(  )
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
解析：选 C 由“常微偏东，不全南也”和题图知，地理南、北极与地磁场的南、北极
不重合，地磁场的南极在地理北极附近，地球是一个巨大的磁体，因此地球内部也存在磁场，
故选项 A、B的说法正确。从题图中磁感线的分布可以看出，在地球表面某些位置(如南极、
北极附近)磁感线不与地面平行，故选项 C 的说法不正确。宇宙射线粒子带有电荷，在射向
地球赤道时，运动方向与地磁场方向不平行，因此会受到磁场力的作用，故选项 D的说法正
确。

2.(2015·海南高考)如图，a 是竖直平面 P 上的一点，P 前有一条形磁
铁垂直于 P，且 S 极朝向 a 点，P 后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的
共同作用下，在水平面内向右弯曲经过 a 点。在电子经过 a 点的瞬间，条
形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向(  )
A．向上           B．向下
C．向左 D．向右
解析：选 A 条形磁铁的磁感线在 a点垂直 P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，
由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A正确。
突破点(二) 带电粒子在匀强磁场中的运动
1．圆心的确定
(1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点做垂直于入射方向和出射方向
的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心，如图甲所示，图中 P为入射点，M为出射点。
(2)已知入射方向和入射点、出射点的位置时，可以通过入射点做入射方向的垂线，连
接入射点和出射点，做其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。如图乙所示，P
为入射点，M为出射点。
2．带电粒子在不同边界磁场中的运动
(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)。
(2)平行边界(存在临界条件，...