磁场对电流的作用力（学案）

高二物理学案（六）

磁场对运动电荷的作用力

班级____________ 学号____________ 姓名____________

一、磁场对运动电荷的作用力 知识要点：

1．洛仑兹力的概念________________________________。 2．洛仑兹力的方向：依据左手定则

a．内容：

_______________________________________________________________________。 b．说明：

_______________________________________________________________________。 3．洛仑兹力的大小a：B∥v时，F=0 b：B⊥v时，F=qvB

推导过程：

_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ c: B与V成?角，F=qvBsin? 典例分析

【例1】在如图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电量均为q，试求出图中带电粒子所受洛仑兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向。

【例2】判断题

1．带电粒子处在匀强电场中一定受电场力作用 （ ） 2．带电粒子处在匀强磁场中，一定受洛仑兹力作用 （ ） 3．带电粒子沿电场线射入匀强电场、电场力对带电粒子做正功，动能一定增加（ ） 4．只有当带电粒子沿垂直磁场方向射入匀强磁场中洛仑兹力才不做功，动能才不变（ ） 5．电荷量相同的带电粒子，以大小相等的速度垂直进入同一匀强磁场，所受洛仑兹力相同（ ） 6．在匀强磁场中运动的电荷受的洛仑兹力为F，电荷量为q，则磁感应强度为B=F/qv（ ） 7．洛仑兹力对运动电荷不做功，安培力是洛仑兹力的宏观表现，但安培力对通电导体能做功 （ ） 8．洛仑兹力与安培力一样都一定垂直于磁场方向 （ ）

【例3】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 （ ） A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地点向东偏转 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

【例4】摆长为l的单摆在匀强磁场中摆动，摆动平面与磁场方向垂直，如图所示。摆动中摆线始终绷紧，若摆球带正电，电量为q，质量为m，磁感强度为B，当球从最高处A由静止释放。

求（1）小球摆到最低点时，小球速度；

（2）在小球摆到最低处时，摆线上的拉力T最大为多少？

二、带电粒子在匀强磁场中的运动（I） 一、知识要点 1．洛仑兹力特点

________________________________________________________________。 2．带电粒子在匀强磁场中的运动分析

a：V//B： 运动性质________________________________________ b：V⊥B：运动性质________________________________________

理论分析：①________________________________________

②________________________________________ ③________________________________________

3．V⊥B时，粒子运动的特征物理量

a：运动半径________________________________________ b：运动周期________________________________________

说明_______________________________________________________________________。 典例分析

【例1】1H,2He以①相同速率②相同动能③从静止起经同一电势差加速后垂直进入同一匀强磁场，求上述三种情况下，下列各物理量之比。 （1）向心加速度之比； （2）轨道半径之比；

14（3）周期之比。

【例2】在匀强磁场中，一个带电粒子沿垂直磁场方向射入匀强磁场中，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（带电量不变），从图中情况可以确定 A．粒子从a到b，带正电 B．粒子从b到a，带正电 C．粒子从a到b，带负电 D．粒子从b到a，带负电

【例3】一个电子（质量为m，电量为e）以速度v从x轴上某点垂直x轴进入上方的匀强磁场区域，如图所示。已知x轴上方磁感应强度的大小为B，下方匀强磁场磁感应强度为2B，在图中画出电子运动的轨迹，电子运动一个周期经历的时间是__________________，电子运动一个周期沿x轴移动的距离是______________________。

【例4】如图所示，在x轴上方（y≥0）存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，在原点O有一个离子源，向x轴上方的各个方向发射出质量为m，电荷量为q的正离子，速率都是v，对于那些在xy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大x=___________，最大y=______________。

【例5】同一粒子以同一速度垂直进入宽度相同的匀强电场和匀强磁场区域。试比较： （1）时间； （2）偏转角； （3）侧移量。

三、限时作业

1．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是 （ ） A．运动电荷在某点不受洛仑兹力作用，这点的磁感应强度必为零

B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛仑兹力的方向一定两两互相垂直 C．电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛仑兹力对电子做功的结果 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 2．有关电荷所受电场力和洛仑兹力的说法中，正确的是 （ ） A．电荷在磁场中一定受磁场力的作用 B．电荷在电场中一定受电场力的作用

C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致

D．电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直

3．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

4．两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 （ ） A．2∶1 B．1∶1 C．1∶2 D．1∶4

5．如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率 （ ） A．变大 B．变小 C．不变 D．条件不足，无法判断

6．设匀强磁场方向沿z轴正向，带负电的运动粒子在磁场中受洛仑兹力f作用的方向沿y轴正向，如图所示，则该带负电的粒子速度方向为（ ） A．一定沿x轴正向 B．一定沿x轴负向 C．可能在xＯz平面内 D．可能在xＯy平面内

8．如果电视机荧光屏上没有图像，只有一条水平亮线，故障可能是 。 9．有一匀强磁场，磁感应强度大小为1.2T，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下的

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方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为9.6×1014N，则质子射入时速度为多大？将在

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磁场中向哪个方向偏转？（质子电荷量为1.6×1019C）