运动电荷在磁场中所受的力课件

高中物理人教版选修3-1学案：3.5运动电荷在磁场中受到的力 Word版含答案

5 运动电荷在磁场中受到的力 学习目标 1.知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向. 2.知道洛伦兹力大小的推理过程. 3.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算. 4.了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功. 自主探究 1.阴极射线管接到高压电源后,会发射,电子在作用下飞向,电子飞过挡板上的扁平狭缝后形成一个. 2.洛伦兹力是. 3.洛伦兹力的方向的判断——左手定则: 4.洛伦兹力的大小:. 合作探究 一、回顾复习 前面我们学习了磁场对电流的作用力,下面思考两个问题: 1.如图,判定安培力的方向 若已知图中B=4.0×10-2 T,导线长L=10 cm,I=1 A.求导线所受的安培力大小. 2.什么是电流? 二、新课教学

磁场对电流有力的作用,电流是由电荷的定向移动形成的,我们会想到:这个力可能是作用在运动电荷上的,而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现. 观察磁场阴极射线在磁场中的偏转 实验现象结论:电子射线管发出的电子束,如图甲中的径迹是.把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中,如图乙所示,电子束的径迹向发生了偏转,若调换磁铁南北极的位置,则电子束的径迹会向偏转. 1.洛伦兹力的方向和大小 (1)洛伦兹力的定义: 如图运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用,那么洛伦兹力的方向如何判断呢? (2)洛伦兹力的方向——左手定则 伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的的方向. 特别提示: ①洛伦兹力的方向总是垂直于B和v决定的平面.B与v可以垂直,也可以不垂直. ②因为洛伦兹力方向总是与速度方向垂直,所以洛伦兹力一个重要特点就是对带电粒子不做功,它只会改变速度的方向而不会改变速度的大小. ③正电荷运动方向应与左手四指指向一致,负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向,再用左手定则判定).

高中物理第三章5第5节运动电荷在磁场中受到的力练习含解析新人教版选修311028219

高中物理第三章5第5节运动电荷在磁场中受到的力练习含解析新人教版选修311028219 运动电荷在磁场中受到的力 (建议用时：40分钟) 【A组基础巩固】 1．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是( ) A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 解析：选B.洛伦兹力的方向总跟速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，不会改变粒子的动能，故选B. 2．有一个通入交变电流的螺线管如图所示，当电子以速度v沿着螺线管的轴线方向飞入螺线管后，它的运动情况将是( ) A．做匀速直线运动B．做匀加速直线运动 C．做匀减速直线运动D．做往复的周期运动 解析：选A.因为此时B∥v，所以电子受到的洛伦兹力为零．故选项A正确． 3．如图是电子射线管的示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( ) A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向 C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向 解析：选B.电子由阴极射向阳极，等效电流方向为由阳极流向阴极，根据左手定则判断磁场方向应为沿y轴正方向，A错误，B正确．加电场时，电子受力方向与电场线方向相反，故电场应沿z轴正方向，C、D错误．

4.如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下 方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是( ) A．沿路径a运动B．沿路径b运动 C．沿路径c运动D．沿路径d运动 解析：选B.由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错误；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误． 5.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.P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，可知条形磁铁的磁场的方向向外，电子向右运动，由左手定则可知，电子受到的条形磁铁对电子的作用力的方向向上．6．(多选)(2019·江苏淮安高二检测)关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是( ) A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 B．电荷在电场中一定受电场力作用 C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致 D．电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直 解析：选BD.电荷在电场中一定受电场力作用，但在磁场中，只有电荷运动并且运动方向与磁场方向不平行时才受磁场力作用，A错，B对．电荷受电场力的方向与电场方向相同或相反，电荷若受磁场力，则磁场力方向与磁场方向一定垂直，C错，D对． 7．如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以图示的直流电时，形成的磁场如图所示，一束沿着管颈轴线射向纸内的电子将( ) A．向上偏转B．向下偏转 C．向左偏转D．向右偏转 解析：选D.由安培定则可知，线圈在纸面内中心点的磁场方向向下，由左手定则知电子所受洛伦兹力方向向右，故向右偏转，D正确．

运动电荷在磁场中的受力

3.5 磁场对运动电荷的作用力（第一课时） 【学习目标】 1、知道什么是洛伦兹力。 2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。 3、掌握洛伦兹力大小的推理过程。 4、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。 【教学重点】 1．利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。 2．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。 【复习提问】如图，判定安培力的方向 磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？ （提示：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。） 【同步导学】 1、洛伦兹力的方向 运动电荷在磁场中受到的作用力称为。通电导线在磁场中所受实际是洛伦兹力的宏观表现。但两者的受力物体是有区别的。 方向（左手定则）： 。 如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。 讨论并判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。 甲乙丙丁 例题1：下列关于电荷所受电场力和洛伦兹力的说法，正确的是（） A、电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用 B、电荷在电场中一定受到电场力的作用 C、电荷所受电场力一定与该处电场方向一致 D、电荷所受洛伦兹力不一定与磁场方向垂直 例题2：如图所示，各带电粒子均以速度v射入匀强磁场，其中图C中v的方向垂直纸面向里，图D中v的方向垂直纸面向外，试分别指出各带电粒子所受洛仑兹力的方向。

2.洛伦兹力的大小 若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。 这段导体所受的安培力为 电流强度I的微观表达式为 这段导体中含有自由电荷数为 安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力，这段导体中含有的自由电荷数为，所以每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为 当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为 思考与讨论： 同学们讨论一下带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？ 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷。 例题3：两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：4，电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为（） A、2：1 B、1：1 C、1：2 D、1：4 例题4：下列关于安培力和洛伦兹力的说法中，正确的是（） A、洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力 B、洛伦兹力和安培力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力 C、洛伦兹力就是安培力，两者是等价的 D、洛伦兹力对运动电荷不能做功，安培力对通电导体能做功 【训练测试】 1、关于带电粒子所受洛仑兹力f、磁感应强度B和粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（） A、f、 B、v三者必定均相互垂直 B、f必定垂直于B、v，但B不一定垂直v C、B必定垂直于f，但f不一定垂直于v D、v必定垂直于f，但f不一定垂直于B 2．如图所示，在电子射线管上方平行放置一通电长直导线，则电子射线将（） A、向上偏 B、向下偏 C、向纸内偏 D、向纸外偏

带电粒子在磁场中的运动习题含答案

带电粒子在磁场中的运动 练习题 1. 如图所示，一个带正电荷的物块m 由静止开始从斜面上A 点下滑，滑到水平面BC 上的D 点停下来．已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过B 处时的机械能损失．先在ABC 所在空间加竖直向下的匀强电场，第二次让物块m 从A 点由静止开始下滑，结果物块在水平面上的D′点停下来．后又撤去电场，在ABC 所在空间加水平向里的匀强磁场，再次让物块m 从A 点由静止开始下滑，结果物块沿斜面滑下并在水平面上的D″点停下来．则以下说法中正确的是( ) A ．D′点一定在D 点左侧 B ．D′点一定与D 点重合 C ．D″点一定在 D 点右侧 D ．D″点一定与D 点重合 2. 一个质量为m 、带电荷量为+q 的圆环，可在水平放置的足够长的粗 糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B 的匀强磁场中．现给圆环向右初速度v 0，A ． B ． C ． D ． 子从ad 的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc 边的中点P 射出，若撤去磁场，则粒子从c 点射出；若撤去电场，则粒子将（重力不计）（ ） A ．从b 点射出 B ．从b 、P 间某点射出 C ．从a 点射出 D ．从a 、b 间某点射出 4. 如图所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a 、b 、c 带有等量同种电荷，其中a 静止，b 向右做匀速运动，c 向左匀速运动，比较它们的重力Ga 、Gb 、Gc 的大小关系，正确的是（ ） A ．Ga 最大 B ．Gb 最大 C ．Gc 最大 D ．Gb 最小 5. 如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场，经过Δt 时间从C 点射出磁场，OC 与OB 成60°角。现将带电粒子的速度变为v /3，仍从A 点射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为 ( ) A.t ?2 1 B. t ?2 C. t ?3 1 D. t ?3 6. 如图所示，在xOy 平面内存在着磁感应强度大小为B 的匀强磁场，第一、二、四象限内的磁场方向垂直纸面向里，第三象 限内的磁场方向垂直纸面向外．P (－L 2,0)、Q (0，－L 2)为坐标轴上的两个

运动电荷在磁场中受到的力——说课稿

《运动电荷在磁场中受到的力》说课稿 一.说教材分析 1. 物理学体系中本章是经典电磁学理论的基本内容，而本节课是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，反应磁场和运动电荷的相互作用，是学生后面了解现代科技回旋加速器，质谱仪，磁流体发电机等的基础，还是力、电、磁综合问题分析中重要的一部分。从新课程改革以来，几乎每年高考都有涉及洛仑兹力的计算大题，由此，足以说明其重要性。 2. 教材结构：分三部分首先通过观察演示实验，讨论洛伦兹力的方向，这一部分是学生的一个实验探究活动。然后将安培力看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，通过安培力公式导出洛伦兹力的公式，这一部分是学生的一个理论探究活动。最后，研究带电粒子在磁场中的运动，这一部分是学生的一个理论分析和实验验证的探究活动。 教材的这种安排，符合了新课程标准，起到了承上启下的作用，使物理学习能连续进行；符合学生的发展的要求；体现了教材重视课堂教学中的师生互动，学生自觉参与活动和学生合作探究的新课程教学理念。 二.说学情分析 1. 知识与能力基础 学生已具备力学、电磁学相关知识，学习完磁场对通电导线作用即安培力。并且也熟悉一直以来物理学的“提出问题—猜想假设—实验验证” 的科学探究方法。而且高二的学生已经有了一定的观察、分析、推理能力及空间想象能力，是学习洛仑兹力的能力基础 2. 思维障碍 对微观粒子具体运动形态模糊不清，容易导致洛伦兹力大小学习过程产生困难。 三.说教学目标： 知识与技能： 1. 通过实验，认识洛伦兹力，理解洛伦兹力跟安培力之间的关系。会判断洛伦兹力的方向。 2. 了解洛仑兹力公式的推导，会计算洛伦兹力的大小。 3. 会运用洛伦兹力对运动电荷不做功分析带电粒子垂直进入磁场中做匀速圆周运动，并能推导其半径和周期。 过程与方法 1. 观看“神奇的极光” 幻灯片，复习安培力，从微观的角度分析猜想磁场对运动的电荷有洛仑兹

运动电荷在磁场中的偏转

运动电荷在磁场中的偏转 针对运动电荷在磁场中的偏转这类问题的分析、解答，是高考命题中的一个热点，也是教学中的重点、难点。因为在这类问题中对物理过程的分析能力，电荷在磁场中：运动轨迹的想象能力均有较高的要求，因此在历届高考中考生的得分率都很低。为了更好地把握这类问题的教学，提高学生的解题能力，本文试就这类问题的题型特点及解答技巧作一些探讨。 高考要求：针对运动电荷在匀强磁场中偏转问题的复杂性，高考中只限于，带电微粒在匀强磁场中(只受 洛仑兹力)做匀速圆周运动，这种特殊情况的分析。 知识要求： (1)在匀强磁场中做匀速圆周运动所需向。心力由洛仑兹力充当：Bqv f =向 (2)粒子在磁场中运动时间的由来确定，式中的为粒子的速度偏转 角度，通常借助数学几 ωθ=t θ何中有关“四点共圆’’的知识来确定，为粒子旋转的角速 度，由来确定。ωm Bq =ω (3)圆心位置的确定：一般借助两确切位置速度垂线的交点；或一位置速度 的垂线和一条弦的中垂 线的交点，等办法来确定。 (4)轴道半径的确定：一般借助于几何知识或运用来确定。 Bq mv R = 这类问题的多样性和复杂性主要来源于轨道半径和圆心位置的确定上，因此，这两个方面即是重点，又是难点。下面我就这类问题中有关由已知条件的变化，而引起的题型变化情况来探讨这类问题的解题规律。 一、单一圆心位置型 这类题目的特点是：不仅V 、B 的大小确定，而且粒子进、出磁场时速度的方向也唯一确定。于是就可以利用粒子进、出磁场时作其速度的垂线来确定圆心的位置，这样它就具有确定的圆心位置和轨道半径，属于基础题型。 【例题1】如图：一束电子(电量为e)以速度垂直射入磁感应强度为B ，宽度为d 的匀 v 强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是300，则电子的质量和穿透磁 场的时间是多少． 【解析】电子在磁场中运动，只受洛仑兹力作用，故其轨迹是圆周的一部分，结合题目 的条件，在电子进入磁场的A 点和出磁场的B 点分别作其速度的垂线，其交点0即为圆心 分别作其速度的延长线得交点C ，由几何知识可知;AOBC 这四点共圆，于是有AB 弧对应的 圆心角，0B 为半径R ， 又由几何知识可得;030=∠AOB d d R 230sin 0==由; 有; R mv Bev 2=v Bed m 2=由; , 有; v R t θωθ==v d t 3π=【例题2】如图，三个同样的带电粒子，分别以速度、 2v 和3v 沿水平方向从 1v 同一点射入同一匀强磁场中，且离开磁场时与水平边界线的夹角依次为， o 0190=θ，，(忽略粒子重力)试计算： 粒子在磁场中运动时间之比， 0260=θ0330=θ【解析】这道题目与例题(1)属于同一类型，粒子进、出磁场时速度的方向都唯一确 定。我们可以采用同样的方法，分别得出它们做圆周运动的圆心01、02、03的位置和对+应的偏转角900、600、300，由特征方程：，有；，由此可知，其运动的角速度相同．由， R m Bqv 2ω=m Bq =ωωθ=t

电荷在磁场中受到的力

电荷在磁场中受到的力 一、选择题 1．(多选)下列关于电荷所受静电力和洛伦兹力的说法中，正确的是( ) A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用 B．电荷在电场中一定受静电力的作用 C．电荷受静电力的方向与该处的电场方向一致 D．电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁场方向垂直 [导学号99690306] 解析：选BD.静止电荷在磁场中不受洛伦兹力的作用，但在电场中一定受静电力的作用，选项A错误，选项B正确；只有正电荷的受力方向与该处的电场方向一致，选项C错误；根据左手定则知运动电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁场方向垂直，选项D正确． 2．(多选)带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是( ) A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B．如果把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小不变 C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D．粒子只受到洛伦兹力的作用，不可能做匀速直线运动 [导学号99690307] 答案：BD 3.三种不同粒子a、b、c从O点沿同一方向进入垂直纸面向里的匀强磁场中的运动轨迹分别如图所示．则( ) A．粒子a一定带正电 B．粒子b一定带正电 C．粒子c一定带正电 D．粒子b一定带负电 [导学号99690308] 解析：选A.由左手定则可以判断，粒子a带正电，粒子b不带电，粒子c带负电，故选项A正确． 4．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将( ) A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸里偏转D．向纸外偏转 [导学号99690309] 解析：选B.由题图可知，直导线电流的方向由左向右，根据安培定则，可判定直导线下方的磁场方向为垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知(电子带负电荷，四指要指向电子运动方向的反方向)，电子将向下偏转，故B选项正确．5．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )

带电粒子在有界磁场中运动(超经典)..

带电粒子在有界磁场中运动的临界问题 “临界问题”大量存在于高中物理的许多章节中，如“圆周运动中小球能过最高点的速度条件”“动量中的避免碰撞问题”等等，这类题目中往往含有“最大”、“最高”、“至少”、“恰好”等词语，其最终的求解一般涉及极值，但关键是找准临界状态。带电粒子在有界磁场中运动的临界问题，在解答上除了有求解临界问题的共性外，又有它自身的一些特点。 一、解题方法 画图→动态分析→找临界轨迹。（这类题目关键是作图，图画准了，问题就解决了一大半，余下的就只有计算了──这一般都不难。） 二、常见题型（B为磁场的磁感应强度，v0为粒子进入磁场的初速度） 分述如下： 第一类问题： 例1 如图1所示，匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，边界为CD和EF。一电子从CD边界外侧以速率v0垂直匀强磁场射入，入射方向与CD边界夹角为θ。已知电子的质量为m，电荷量为e，为使电子能从磁场的另一侧EF射出，求电子的速率v0至少多大？

分析：如图2，通过作图可以看到：随着v0的增大，圆半径增大，临界状态就是圆与边界EF相切，然后就不难解答了。 第二类问题： 例2如图3所示，水平线MN下方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，在MN线上某点O正下方与之相距L的质子源S，可在纸面内360°范围内发射质量为m、电量为e、速度为v0=BeL/m的质子，不计质子重力，打在MN上的质子在O点右侧最远距离OP=________，打在O点左侧最远距离OQ=__________。 分析：首先求出半径得r=L，然后作出临界轨迹如图4所示（所有从S发射出去的质子做圆周运动的轨道圆心是在以S为圆心、以r=L为半径的圆上，这类问题可以先作出这一圆 ──就是圆心的集合，然后以圆上各点为圆心，作出一系列动态圆），OP=，OQ=L。 【练习】如图5所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一小孔，PC与MN垂直。一群质量为m、带电荷量为－q的粒子（不计重力），

运动电荷在磁场中受力练习题 附解析

2．下列说法正确的是() A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用 B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度 D．洛伦兹力对带电粒子不做功 解析：洛伦兹力是磁场对不平行于磁场的运动电荷的作用力，故A、B错．洛伦兹力总垂直于电荷的运动方向，始终不做功，不改变电荷的动能，但改变带电粒子的速度方向，故C错、D正确．3．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则() A．此空间一定不存在磁场B．此空间可能有磁场，方向与电子速度平行 C．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D．以上说法都不对 解析：电子速度方向平行磁场时不受洛伦兹力，不偏转；电子速度方向垂直磁场时一定有洛伦兹力，发生偏转．B正确，ACD错误． 4．一个长螺线管中通有交变电流(电流方向和大小不断变化)，把一个带电粒子沿管轴线匀速射入管中，不计重力，粒子将在管中() A．做圆周运动B．沿轴线来回运动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动 解析：通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿磁感线运动时不受洛伦兹力，所以一直保持原匀速直线运动状态不变．答案：D 5．关于安培力和洛伦兹力，下面的说法正确的是() A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力 B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力 C．这两种力都是效果力，其实并不存在，原因是不遵守牛顿第三定律 D．安培力对通电导体能做功，洛伦兹力对运动电荷不能做功 解析：电流是电荷的定向移动，安培力是磁场对导体内定向移动电荷所施加的洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，所以不能对运动电荷做功；而安培力作用在导体上，可以让导体产生位移，因此能对导体做功．这两种力是同一性质的力，同样遵守牛顿第三定律，反作用力作用在形成磁场的物体上，选项B、D正确． 6．如图所示，匀强磁场B垂直于yOz平面竖直向上，要使速率相同的电子进入磁场后，受到的洛伦兹力最大，并且洛伦兹力的方向指向y轴正方向，那么电子运动方向可能是() A．沿z轴正方向进入磁场B．沿y轴负方向进入磁场 C．在yOz平面内，沿任何方向进入D．在xOz平面内，沿某一方向进入 解析：A项洛伦兹力沿y轴负方向，选项A错误．B项洛伦兹力沿z轴负方向，选项B错误．沿yOz 平面入射的电子虽然都满足F最大条件，但不能都满足洛伦兹力方向沿y轴正方向的条件，只有沿z轴负方向入射的才满足条件，选项C错误．若在xOz平面内沿z轴负方向射入电子，电子受洛伦兹力最大且指向y轴正方向，选项D正确． 7．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将()

知识讲解_带电粒子在磁场中的运动 提高

带电粒子在磁场中的运动 编稿：周军审稿：隋伟 【学习目标】 1．掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的特点和解决此类运动的方法。 2．理解质谱仪和回旋加速器的工作原理和作用。 【要点梳理】 要点一：带电粒子在匀强磁场中的运动 要点诠释： 1．运动轨迹 带电粒子（不计重力）以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场中： （1）当v∥B时，带电粒子将做匀速直线运动； （2）当v⊥B时，带电粒子将做匀速圆周运动； （3）当v与B的夹角为θ（θ≠0°，90°，180°）时，带电粒子将做等螺距的螺旋线运动． 说明：电场和磁场都能对带电粒子施加影响，带电粒子在匀强电场中只在电场力作用下，可能做匀变速直线运动，也可能做匀变速曲线运动，但不可能做匀速直线运动；在匀强磁场中，只在磁场力作用下可以做曲线运动．但不可能做变速直线运动． 2．带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 如图所示，带电粒子以速度v垂直磁场方向入射，在磁场中做匀速圆周运动，设带电粒子的质量为m，所带的电荷量为q． （1）轨道半径：由于洛伦兹力提供向心力，则有 2 v qvB m r =，得到轨道半径 mv r qB =． （2）周期：由轨道半径与周期之间的关系 2r T v π =可得周期 2m T qB π =． 说明：（1）由公式 mv r qB =知，在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，其轨道半径跟运动速率 成正比． （2）由公式 2m T qB π =知，在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，周期跟轨道半径和运动速率 均无关，而与比荷q m 成反比． 注意： mv r qB =与 2m T qB π =是两个重要的表达式，每年的高考都会考查．但应用时应注意在计算说明 题中，两公式不能直接当原理式使用． 要点二：带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的问题分析要点诠释：

带电粒子在有界磁场中运动(超经典)

带电粒子在有界磁场中运动(超经典)

带电粒子在有界磁场中运动的临界问题 “临界问题”大量存在于高中物理的许多章节中，如“圆周运动中小球能过最高点的速度条件”“动量中的避免碰撞问题”等等，这类题目中往往含有“最大”、“最高”、“至少”、“恰好”等词语，其最终的求解一般涉及极值，但关键是找准临界状态。带电粒子在有界磁场中运动的临界问题，在解答上除了有求解临界问题的共性外，又有它自身的一些特点。 一、解题方法 画图→动态分析→找临界轨迹。（这类题目关键是作图，图画准了，问题就解决了一大半，余下的就只有计算了──这一般都不难。） 二、常见题型（B为磁场的磁感应强度，v0为粒子进入磁场的初速度）

分述如下： 第一类问题： 例1 如图1所示，匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，边界为CD和EF。一电子从CD边界外侧以速率v0垂直匀强磁场射入，入射方向与CD边界夹角为θ。已知电子的质量为m，电荷量为e，为使电子能从磁场的另一侧EF射出，求电子的速率v0至少多大？

分析：如图2，通过作图可以看到：随着v0的增大，圆半径增大，临界状态就是圆与边界EF相切，然后就不难解答了。 第二类问题： 例2 如图3所示，水平线MN下方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，在MN 线上某点O正下方与之相距L的质子源S，可在纸面内360°范围内发射质量为m、电量为e、速度为v0=BeL/m的质子，不计质子重力，打在MN 上的质子在O点右侧最远距离OP=________，打在O点左侧最远距离OQ=__________。

分析：首先求出半径得r=L，然后作出临界轨迹如图4所示（所有从S发射出去的质子做圆周运动的轨道圆心是在以S为圆心、以r=L为半径的圆上，这类问题可以先作出这一圆──就是圆心的集合，然后以圆上各点为圆心，作出一系列动态圆），OP=，OQ=L。 【练习】如图5所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向

运动电荷在磁场中的受力

3、 洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动 教学目标： 1．掌握洛仑兹力的概念； 2．熟练解决带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题 教学过程： 1.洛伦兹力 运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。 计算公式的推导：如图所示，整个导线受到的磁场力（安培力）为F 安 =BIL ；其中I=nesv ；设导线中共有N 个自由电子N=nsL ；每个电子受的磁场力为F ，则F 安=NF 。由以上四式可得F=qvB 。条件是v 与B 垂直。当v 与B 成θ角时，F=qvB sin θ。 2.洛伦兹力方向的判定 在用左手定则时，四指必须指电流方向（不是速度方向），即正电荷定向移动的方向；对负电荷，四指应指负电荷定向移动方向的反方向。 3.有关洛伦兹力大小的计算 （1）正确画出带电粒子可能的运动轨迹图， a)定偏向：运用左手定则定轨迹偏向，其中要特别注意四指指向与负电荷的运动方向相反。 b)定圆心：主要利用v f ⊥或弦与半径垂直的关系确定。找出对应交点就找到了圆心。 c)定半径：方法有两种，一是利用几何关系求；二是根据半径公式求。 （2）可能用到常用的四个关系式 a) qvB= m R v 2= m 2 ωr=m ωv=m T π2v ； 可得： R= Bq mv ； c) T=Bq m π2； d)T t π θ 2= 3、带电粒子在有边界的匀强磁场中的运动 1、带电粒子在半无界磁场中的运动 【例1】 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？ M

运动电荷在磁场中所受的力

运动的电荷在磁场中的受力 一．选择题（共10小题） 1．下面四幅图表示了磁感应强度B，电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系，其中正确的是（） A．B．C．D． 2．如图所示，一带负电的离子束沿图中箭头方向通过两磁极间时，它受的洛伦兹力方向（） A．向下B．向上C．指向S极D．指向N极 3．美丽的宜城﹣﹣﹣安庆，处在北纬30度附近，一束带负电的粒子从太空沿地球半径方向飞向安庆振风塔，由于受到地磁场的作用，粒子的运动方向将会发生偏转，则该束带电粒子偏转方向是（） A．向东B．向南C．向西D．向北 4．关于洛伦兹力，下列说法正确的是（） A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力 B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力 C．某运动电荷在某处未受到洛伦兹力，该处的磁感应强度一定为零 D．洛伦兹力可改变运动电荷的运动方向 5．如图所示，一个带正电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v．若加上一个垂直于纸面指向纸外的方向的磁场，则物体滑到底端时（）

A．v变大B．v变小C．v不变D．不能确定 6．两个带电粒子由静止经同一电场加速后垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：2．电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为（）A．2：1 B．1：l C．1：2 D．1：4 7．如图所示，一质量为m，电荷量为q的带正电绝缘体物块位于高度略大于物块高的水平宽敞绝缘隧道中，隧道足够长，物块上、下表面与隧道上下表面的动摩擦因数均为μ，整个空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场．现给物块水平向右的初速度v0，空气阻力忽略不计，物块电荷量不变，则整个运动过程中，物块克服阻力做功可能为（） A．0 B．mv02 C．mv02+D．mv02﹣ 8．如图所示，q1、q2为两带电粒子，其中q1带正电，q2带负电，q1带电荷量与q2相等．某时刻，它们以相同的速度垂直进入同一磁场，此时q1、q2所受洛伦兹力分别为F1、F2．则（） A．F1、F2的方向均相同 B．F1、F2的方向均相反 C．F1和F2的大小一定不等D．F1和F2的大小可能不等 9．如图所示，带负电的小球用绝缘丝线悬挂于O点并在匀强磁场中摆动，当小球每次通过最低点A时（）

带电粒子在磁场中的运动解题技巧

带电粒子在磁场中的运动 带电粒子在匀强磁场中作圆周运动的问题是近几年高考的热点， 这些考题不但涉及到洛 伦兹力作用下的动力学问题，而且往往与平面图形的几何关系相联系， 成为考查学生综合分 析问题、运用数字知识解决物理问题的难度较大的考题。 但无论这类问题情景多么新颖、 设 问多么巧妙，其关键一点在于规范、准确地画出带电粒子的运动轨迹。 只要确定了带电粒子 的运动轨迹，问题便迎刃而解。下面举几种确定带电粒子运动轨迹的方法。 、对称法 带电粒子如果从匀强磁场的直线边界射入又从该边界射出， 则其轨迹关于入射点和出射 点线段的中垂线对称，且入射速度方向与出射速度方向与边界的夹角相等（如图 1）；带电 粒子如果沿半径方向射入具有圆形边界的匀强磁场，则其射出磁场时速度延长线必过圆心 （如图2）。利用这两个结论可以轻松画出带电粒子的运动轨迹，找出相应的几何关系。 例1.如图3所示，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？ 解析：正、负电子的半径和周期是相同的。 和轨迹（如图4）,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 如 检二竺=空竺 相距s=2r 4，由图还看出经历时间相差？ ？月3 ,所以解此题的关键是找圆心、 找半径和用对称。 A/ JU a-3 r ?]■ V ■ \ / d ST 只是偏转方向相反。先确定圆心，画出半径 X

例2.如图5所示，在半径为r 的圆形区域内，有一个匀强磁场。一带电粒子以速度 V 0 从M 点沿半径方向射入磁场区，并由 N 点射出，O 点为圆心。当/ MOM 120。时，求：带电 粒子在磁场区的偏转半径 R 及在磁场区中的运动时间。 解析：分别过M N 点作半径OM ON 勺垂线，此两垂线的交点 O'即为带电粒子作圆周 运动时圆弧轨道的圆心，如图 6所示。 由图中的几何关系可知，圆弧 MN 所对的轨道圆心角为 带电粒子在磁场区域中运动的时间 二、旋转圆法 在磁场中向垂直于磁场的各个方向发射速度大小相同的带电粒子时， 带电粒子的运动轨 迹是围绕发射点旋转的半径相同的动态圆（如图 7），用这一规律可快速确定粒子的运动轨 迹。 J ---- 、区:二二？、"认 棒二 f / 扛匹A 丄曆 ■fyg 宀' X X K / Ba-6 60°, O O'的边线为该圆心角 的角平分线，由此可得带电粒子圆轨道半径为 R=i /ta n30 =43r 又带电粒子的轨道半径可表示为： 故带电粒子运动周期：

高中物理磁场(二)运动电荷在磁场中受到的力基础训练

运动电荷在磁场中受到的力基础训练 1．下面四幅图表示了磁感应强度B 、电荷速度v 和洛伦兹力F 三者方向之间的关系，其中正确的是 ( ) 2．关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是( ) A ．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 B ．电荷在电场中一定受电场力作用 C ．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致 D ．电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直 3．在匀强磁场中，一带电粒子沿着垂直磁感应强度的方向运动．现将该磁场的磁感应强度增大为原来的2 倍，则该带电粒子受到的洛伦兹力( ) A ．变为原来的14 B ．增大为原来的4倍 C ．减小为原来的12 D ．增大为原来的2倍 4．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是( ) A ．当从a 端通入电流时，电子做匀加速直线运动 B ．当从b 端通入电流时，电子做匀加速直线运动 C ．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动 D ．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动 5．带电荷量为＋q 的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是( ) A ．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B ．如果把＋q 改为－q ，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变 C ．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D ．粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变 6. 初速度为v 0的电子，沿平行于通电长直导线的方向开始运动，直导线中电流方向与电子的初始运动方向 如图所示，则( )

A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变 C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变 7. 图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小 相同的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( ) A．向上B．向下 C．向左 D．向右 8．如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是( ) A．沿路径a运动 B．沿路径b运动 C．沿路径c运动 D．沿路径d运动 9．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是( ) A．带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加 B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变 C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加 D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变 10. 质量为m，带电荷量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的 空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求： (1) 电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷； (2) 磁感应强度的大小。

运动电荷在磁场中受到的力习题)

运动电荷在磁场中受到的力习题夯实双基 1．下列说法中正确的是(d) A．电荷在磁场中一定受到洛伦兹力 B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力 C．某运动电荷在某处未受到洛伦兹力，该处的磁感应强度一定为零 D．洛伦兹力可以改变运动电荷的运动方向 2．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将(b) A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地点，稍向东偏转 C．相对于预定地点，稍向西偏转 D．相对于预定地点，稍向北偏转 3．下列说法正确的是(D) A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用 B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度 D．洛伦兹力对带电粒子不做功 4带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是(b) A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 解析：选 B.洛伦兹力的方向总跟速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，不会改变粒子的动能，因此B正确． 5．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则(b) A．此空间一定不存在磁场 B．此空间可能有磁场，方向与电子速度平行 C．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直 D．以上说法都不对 解析：电子速度方向平行磁场时不受洛伦兹力，不偏转；电子速度方向垂直磁场时一定有洛伦兹力，发生偏转．B正确，ACD错误． 6．关于安培力和洛伦兹力，下面的说法正确的是(bd) A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力 B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力 C．这两种力都是效果力，其实并不存在，原因是不遵守牛顿第三定律 D．安培力对通电导体能做功，洛伦兹力对运动电荷不能做功 解析：电流是电荷的定向移动，安培力是磁场对导体内定向移动电荷所施加的洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，所以不能对运动电荷做功；而安培力作用在导体上，可以让导体产生位移，因此能对导体做功．这两种力是同一性质的力，同样遵守牛顿第三定律，反作用力作用在形成磁场的物体上，选项B、D正确． 7.如图3－5－19所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时(d) A．小球的动能相同 B．丝线所受的拉力相同 C．小球所受的洛伦兹力相同 D．小球的向心加速度相同 解析：选AD.带电小球受到洛伦兹力和绳的拉力 与速度方向时刻垂直，对小球不做功，只改变速 度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故两 次经过O点时速度大小不变，动能相同，A正确； 小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知两次过O点洛伦兹力方向相反，绳的拉力大小也就不同，故B、 C错；由a＝ v2 R可知向心加速度相同，D正确． 8．一个电子以 1.2×107m/s的速率射入磁感应强度为0.02T的匀强磁场中．当速率v与磁感应强度B的夹角θ为30°和60°时，电子所受的洛伦兹力分别是多大？ 答案：1.92×10－14N 3.33×10－14N 解析：(1)F1＝e v B sinθ1＝1.6×10－19×1.2×107×0.02× 1 2N＝1.92×10 －14N (2)F2＝e v B sinθ2＝1.6×10－19×1.2×107×0.02× 3 2N≈3.33×10 －14N B级提升能力 9．如图所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金属棒AB从高h处自由下落，则(b) A．A端先着地 B．B端先着地 C．两端同时着地 D．以上说法均不正确 答案：B 解析：AB棒中自由电子随棒一起下落，有向下速度，并受到向左的洛伦兹力，故自由电子往左端集中，因此A端带负电，B端带正电．A端受到向上静电力，B端受到向下静电力，B端先着地． 10．如图所示，质量为m、电荷量为q的带正电小球以初速度v0水平进入一匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.当小球在竖直方向下落的高度为h时，速度大小为(b) A．v0 B.v02＋2gh C. v02＋ 2(mg－q v0B)h m D. v02＋ 2 ( mg＋ q v0B)h m 11．如图所示，在真空中匀强电场的

人教版高二物理选修3-1第3章磁场第5节运动电荷在磁场中的受力

针对训练5 洛伦兹力的大小和方向 1、一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定带电粒子的电荷量与质量之比， 则只需要知道 A．运动速度和磁感应强度B B．磁感应强度B和运动周期T C．轨道半径R和运动速度 D．轨道半径R和磁感应强 2、关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是 A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 B．电荷在电场中一定受电场力作用 C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致 D．电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直 3、(2012·安徽合肥)带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和 洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将( ) A．可能做直线运动 B．可能做匀减速运动 C．一定做曲线运动 D．可能做匀速圆周运动 4、下图中表示磁场B、正电荷运动速度V和磁场对电荷作用力F的方向相互关系图，且B、F、V 垂直，这四个图中画得正确的是 5、图为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹，室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直（图中 垂直于纸面向里，）由此可知此粒子 A．一定带正电 B．一定带负电 C．不带电 D．可能带正电，也可能带负电

6、如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是( ) A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动 B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动 C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动 D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动 7、带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是( ) A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 8、如图所示，在沿水平方向向里的匀强磁场中，带电小球A与B在同一直线上，其中小球B带正电荷并被固定，小球A与一水平放置的光滑绝缘板C接触而处于静止状态。若将绝缘板C 沿水平方向抽去后，以下说法正确的是（） A．小球A仍可能处于静止状态 B．小球A将可能沿轨迹1运动 C．小球A将可能沿轨迹2运动 D．小球A将可能沿轨迹3运动 9、如图所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中， 磁场方向垂直于圆弧所在平面且指向纸外.有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子。则( ). A．只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 B．只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 C．只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 D．只有动能大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 10、下列各图中，运动电荷的速度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是