2023年高考物理详解详析磁场对运动电荷的作用洛伦兹力doc高中物理.docx

磁场对运动电荷的作用――洛伦兹力 一 ．洛伦兹力的方向——左手定那么： 1、 四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向 2、 大拇指指向洛伦兹力的方向[来源:高考资源网] 3、 f ⊥B f ⊥ v v F F v v 力向里 [来源:Ks5u ][来源:高考资源网KS5U ] [来源:Ks5u ][来源:高考资源网KS5U ][来源:Ks5u ] [来源:高考资源网] 4、q、v、B三者有一个或三个“反向〞，那么f变向 假设有两个“反向〞那么f反向不变[来源:高考资源网KS5U ] [来源:高考资源网KS5U ] （1）电荷静止，f＝0（2）v∥B， f＝0（3）v⊥B，f 最大[来源ks5u ] [来源:高考资源网] A B 二．洛伦兹力的大小 ：I ⊥ B匀强、导线截面积s、 电荷电量q、电荷定向移动速率v[来源:高考资源网KS5U ] 单位体积内电荷数n、导线长度L [来源:高考资源网][来源:Ks5u ] ⊥ 有： [来源:高考资源网] 三．洛伦兹力不做功[来源:高考资源网] 1、判断三种粒子电荷的正负 2、三个完全相同的金属带电球，同一高度，同时下落[来源:高考资源网] （1）落地速度V1 ＝ V3 ＜ V2 （2）下落时间 t1 ＝ t2 ＜ t3 v F f = 2eBv E B [来源:高考资源网] [来源:Ks5u ] [来源:高考资源网] 四、带 电 粒 子 的 圆 周 运 动[来源:高考资源网KS5U ] 1、运动状态 匀速圆周运动 v ⊥匀强B，忽略重力[来源:Ks5u ] f ⊥ v，洛伦兹力不做功，速率不变 f ＝ q v B，充当向心力 2．轨道半径和周期[来源:高考资源网KS5U ] 半径[来源:Ks5u ] 周期 周期与速率无关，对于确定的磁场，周期取决于荷质比。[来源:Ks5u ] 五、电流表构造： （1） 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地福向分布的． （2）铝框上绕有线囵，铝框转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针． 六、安培分子电流假说 导体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的，而电流的周国又有磁场，所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的．那么，磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢？ 安培提出在磁铁中分子、原于存在着一种环形电流一一分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体． 磁铁的分子电流的取向大致相同时，对外显磁性；磁铁的分子电流取向杂乱无章时，对外不显磁性。 近代的原子结构理论证实了分子电流的存在．[来源:高考资源网KS5U ] 根据物质的微观结构理论，微粒原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，电子在库仑力的作用下，绕核高速旋转，形成分子电流．可见，磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的 例题举例 I 【例1】 半导体靠自由电子（带负电）和空穴（相当于带正电）导电，分为p型和n型两种。p型中空穴为多数载流子；n型中自由电子为多数载流子。用以下实验可以判定一块半导体材料是p型还是n型：将材料放在匀强磁场中，通以图示方向的电流I，用电压表判定上下两个外表的电势上下，假设上极板电势高，就是p型半导体；假设下极板电势高，就是n型半导体。试分析原因。[来源:高考资源网KS5U ] 解：分别判定空穴和自由电子所受的洛伦兹力的方向，由于四指指电流方向，都向右，所以洛伦兹力方向都向上，它们都将向上偏转。p型半导体中空穴多，上极板的电势高；n型半导体中自由电子多，上极板电势低。[来源:高考资源网KS5U ] [来源:高考资源网] M N B O v 【例2】 如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？[来源:高考资源网KS5U ] 解：由公式知，它们的半径和周期是相同的。只是偏转方向相反。先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距2r，由图还可看出，经历时间相差2T/3。答案为射出点相距，时间差为。关键是找圆心、找半径和用对称。 [来源:Ks5u ] 【例3】长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如下列图，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是：[来源:高考资源网KS5U ][来源:高考资源网KS5U ] A．使粒子的速度v<BqL/4m； B．使粒子的速度v>5BqL/4m； C．使粒子的速度v>BqL/m； D．使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m。 解析：由左手定那么判得粒子在磁场中间向上偏，而作匀速圆周运动，很明显，圆周运动的半径大于某值r1时粒子可以从极板右边穿出，而半径小于某值r2时粒子可从极板的左边穿出，现在问题归结为求粒子能在右边穿出时r的最小值r1以及粒子在左边穿出时r的最大值r2，由几何知识得： 粒子擦着板从右边穿出时，圆心在O点，有： r12＝L2+（r1-L/2）2得r1=5L/4，[来源:Ks5u ] 又由于r1=mv1/Bq得v1=5BqL/4m，∴v>5BqL/4m时粒子能从右边穿出。 粒子擦着上板从左边穿出时，圆心在O＇点，有r2＝L/4，又由r2＝mv2/Bq=L/4得v2＝BqL/4m[来源:Ks5u ] ∴v2<BqL/4m时粒子能从左边穿出。综上可得正确答案是A、B。 [来源:高考资源网KS5U ] w.w.w.k.s.5.u.c.o.m ks5u