高考物理一轮复习考点精讲精练第22讲　磁场对运动电荷的作用（解析版）.doc

第22讲磁场对运动电荷的作用

1.会计算洛伦兹力的大小，并能判断其方向.

2.掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，并能解决确定圆心、半径、运动轨迹、周期、运动时间等相关问题．

考点一对洛伦兹力的理解

1．洛伦兹力

磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．

2．洛伦兹力的方向

(1)判定方法

左手定则：掌心——磁感线垂直穿入掌心；

四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；

大拇指——指向洛伦兹力的方向．

(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面(注意：洛伦兹力不做功)．

3．洛伦兹力的大小

(1)v∥B时，洛伦兹力F＝0.(θ＝0°或180°)

(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB.(θ＝90°)

(3)v＝0时，洛伦兹力F＝0.

（2024?沈阳二模）图（a）中，在x轴上关于原点O对称的位置固定两个等量异种点电荷。图（b）中，在x轴上关于原点O对称的位置固定两根垂直于纸面的平行长直导线，两根导线中电流大小相等、方向相反。电子以一定的初速度从原点O垂直纸面向里运动，则关于两幅图中电子在原点O处受力的说法正确的是（）

A．图（a）中，电子所受电场力方向沿x轴正向

B．图（a）中，电子所受电场力方向沿y轴正向

C．图（b）中，电子所受洛伦兹力方向沿y轴正向

D．图（b）中，电子所受洛伦兹力方向沿x轴正向

【解答】解：AB、图（a）中，两个等量异种点电荷产生的电场在O点的电场强度方向均沿x轴正方向，根据电场叠加原理，O点的电场强度方向沿x轴正方向，电子带负电，所受电场力与电场强度方向相反，故电子在O点所受电场力方向沿x轴负方向，故AB错误；

CD、图（b）中，根据安培定则，两根导线中电流产生的磁场在O点的磁感应强度方向均沿y轴负方向，根据磁场叠加原理，O点的磁感应强度方向沿y轴负方向。电子带负电，初速度从原点O垂直纸面向里运动，根据左手定则，电子在O点所受洛伦兹力方向沿x轴正方向，故C错误，D正确。

故选：D。

（2024?平谷区模拟）图示照片是2023年12月1日晚网友在北京怀柔拍摄到的极光。当太阳爆发的时候，就会发生日冕物质抛射，一次日冕物质抛射过程能将数以亿吨计的太阳物质以数百千米每秒的高速抛离太阳表面。当日冕物质（带电粒子流）与地球相遇后，其中一部分会随着地球磁场进入地球南北两极附近地区的高空，并与距离地面一百到四百千米高的大气层发生撞击，撞击的过程伴随着能量交换，这些能量被大气原子与分子的核外电子吸收之后，又快速得到释放，释放的结果就是产生极光。绿色与红色极光便是来自氧原子，紫色与蓝色极光则往往来自氮原子。则下列说法中最合理的是（）

A．若带正电的粒子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，在地球磁场的作用下将会向西偏转

B．地球南北两极附近的地磁场最强。但在两极附近，地磁场对垂直射向地球表面的带电粒子的阻挡作用最弱

C．若氮原子发出紫色极光的光子能量为E0，则与该氮原子核外电子发生撞击的带电粒子的能量也为E0

D．若氧原子的核外电子吸收能量为E0的光子后，则该氧原子就会放出能量为E0的光子

【解答】解：A、带正电的粒子流的方向从上而下射向地球表面，地磁场方向在赤道的上空从南指向北，根据左手定则，洛伦兹力的方向向东，所以质子向东偏转，故A错误；

B、地球南北两极附近的地磁场最强。但在两极附近，地磁场的方向沿南北方向的分量最小，所以地磁场对垂直射向地球表面的带电粒子的阻挡作用最弱，故B正确；

C、若氮原子发出紫色极光的光子能量为E0，根据玻尔理论，则与该氮原子核外电子吸收的能量值一定大于等于E0，与之发生撞击的带电粒子的能量一定是大于等于E0，故C错误；

D、根据玻尔理论，氧原子的核外电子吸收能量为E0的光子后，该氧原子可能会放出能量为E0的光子，也可能会放出能量小于E0的光子，故D错误。

故选：B。

来自宇宙的高速带电粒子流在地磁场的作用下偏转进入地球两极，撞击空气分子产生美丽的极光。高速带电粒子撞击空气分子后动能减小。假如我们在地球北极仰视，发现正上方的极光如图甲所示，某粒子运动轨迹如乙图所示。下列说法正确的是（）

A．粒子从M沿逆时针方向射向N

B．高速粒子带正电

C．粒子受到的磁场力不断增大

D．若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转

【解答】解：AC．高速带电粒子撞击空气分子后动能减小，速度变小，根据洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv

解得：r=

速度变小，半径变小，结合图像可知，粒子从M沿逆时针方向射向N，由于粒子的速度不断减小，则粒子受到的磁场力不断减小，故A正确，C错误；

B．地理北极附近是地磁南极，所以北极上空的地磁场方向竖直向下，根据左手定则可以判断，高速粒子带负电，故B错误；

D．若该粒子在赤道正上方垂直射向地面