磁场对电流与运动电荷的作用

第三讲磁场对运动电荷的作用

一、“安培定则（右手螺旋定则）”和“左手定则”区别和联系

1.在适用对象上

安培定则研究电流（直线电流、环形电流、通电螺线管）产生磁场时，电流与其产生的磁场磁感线二者方向的关系；左手定则研究通电导线（或电荷运动）在磁场中受力时，F、I、B三者方向的关系。

2.在电流与磁场的关系上

安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分，是同时存在、同时消失的，“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场；左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在，“磁场”是外加的磁场，不是通电导线产生的磁场。

3.在因果关系上

安培定则中的“电流”是“因”，磁场为“果”，正是有了电流（直线电流、环形电流、螺线管电流）才出现了由该电流产生的磁场；左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”，磁场对通电导线的作用力是“果”，有因才有果，而此时的两个“因”对产生磁场的作用力来说缺一不可。

4.判断电流方向选取定则的原则

在已知磁感线的方向，要判断产生该磁场的电流时，选用安培定则判断电流的方向；在已知导体受的安培力的方向或导体因通电才开始运动的方向时，用左手定则判断电流的方向。

1．计算公式

B IL

F＝BILsin θ＝

⊥

B表示磁感应强度在垂直于I方向上的分量，L称为有效长度。若导线是弯曲的，则其中

⊥

(1)当B垂直于导线所在的平面时，L等于连接两端点的直线的长度。如图甲、乙所示。

(2)当B与导线的两端点的连线不垂直时，L表示两端点的连线在与B垂直的方向上的投影。如图丙所示。

2．安培力的方向

B＝Bsin θ)穿过左手手心。

在使用左手定则判定安培力的方向时，让B的垂直分量(

⊥

四、安培力作用下的动态问题

1．电流元法

把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定其运动方向。

2．特殊位置法

把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断它所受安培力的方向，从而确定其运动方向。

3．等效法

环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管；通电螺线管还可以等效成很多匝的环形电流来分析。

4．转换研究对象法

因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用力满足牛顿第三定律，定性分析磁体在电流作用下如何运动的问题时，可先分析电流在磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律来确定磁体所受电流的作用力，

从而确定磁体所受的合力及运动方向。

5．结论法

(1)两电流互相平行时无转动趋势。同向电流互相吸引，反向电流互相排斥。 (2)两电流不平行时，有转动到互相平行且方向相同的趋势。

例. 如图所示，把轻质线圈用细线挂在一个固定的磁铁的N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面。当线圈内通电时，下列结论中正确的是（ ） A ．电流方向如图中所示时，线圈将向左偏移 B ．电流方向如图中所示时，线圈将向右偏移 C ．电流方向与图中相反时，线圈将向左偏移 D ．电流方向与图中相反时，线圈将向右偏移

解析：（1）电流元法：线圈通电后，线圈会受到磁铁磁场的作用。根据磁铁周围磁感线的分布（如图1

所示)，用左手定则可知，当线圈中通以图示方向电流时，线圈每一段（电流元）受到的安培力有向左分量，被吸向磁铁；当线圈中通以与图中方向相反的电流时，线圈受到的力向右，被磁铁排斥。

（2）等效法：由于通电小线圈两侧呈现一定的极性，相当一根小磁铁。通以图示方向电流时，其左侧呈

现S 极，右侧呈现N 极，如图2所示。由磁极间相互作用，易知小线圈会被吸向磁铁，当电流方向相反时，则被磁铁排斥。

（3）利用结论法：也可以把原来的磁铁看成一个通电线圈，磁铁与小线圈的作用等效成两个通电线圈的

作用。当小线圈中通以图示方向电流时，两线圈中电流同向，互相吸引，如图3所示。当小线圈中电流方向相反时，两线圈中电流反向，相互排斥。 答案：AD

五、带电粒子在匀强磁场中的运动

1．带电粒子在匀强磁场中运动的基本规律

带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力f 始终垂直于速度v ，故粒子将做匀速圆周运动，轨道平面垂直于磁场。其规律如下;

（1）洛伦兹力充当向心力：()r f m r T m r m r mv qvB 2

2

2222ππω=??

? ??===

（2）轨道半径：qB mv

r =

（3）周期公式：qB

m

T π2=

由周期公式可知，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟运动速度和轨道半径无关，只和粒子的比荷（q /m ）有关。还可导出粒子圆周运动的半径转过θ角所用的时间为qB

m T t θπθ==

2

。 （4）频率公式：m qB

T f π21=

=

（5）角速度公式：m

qB

f T =

==ππω22 结论：比荷（q/m ）相同的粒子在同样的匀强磁场中做圆周运动时，T 、f 、ω相同。

（6）动能公式：m

qBr m p mv E k 2)(2212

22===

2．解决磁场中圆周运动问题的一般方法 （1）方法：一找圆心，二求半径qB mv r =

，三算周期qB m T π2=或时间qB

m

t θ= （2）圆心的确定方法：两线一心

①已知带电粒子在圆周中某两点的速度方向时（一般是入射点和出射点），沿洛伦兹力方向画出两条速度的垂线，这两条直线的交点即为圆心。

②已知带电粒子在圆周中某一点（一般是入射点）的速度方向和粒子经过另一点的位置（一般为出射点，但不知道粒子在该点速

度方向）时，先沿洛伦兹力方向画出已知速度方向的垂线，然后在该垂线上找一点，并使这个点到那两个已知点的距离相等（两点连线的垂直平分线与速度垂线的交点），那么该点就是我们要找的圆心。

类型一、关于磁感应强度

【例题1】关于磁感应强度，下列说法正确的是( )

A ．由

B ＝IL

F

可知，B 与F 成正比，与IL 成反比

B ．通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应 强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零

C ．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B ＝0)

D ．磁场中某一点的磁感应强度是由磁场本身决定的，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关

〖解析〗磁感应强度B ＝

IL

F

只是一个量度式，不是决定式，磁感应强度B 是由磁场本身的性质决定的，与放不放入通电导线无关，选项A 、B 错误； 若磁场不为零，但导线平行于磁感应强度的方向放入磁场时，磁场力F 等于零，选项C 错误。 〖答案〗 D

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1.关于磁感应强度的方向，下列说法正确的( )

A ．磁感应强度的方向就是磁场的方向

B ．磁感应强度的方向就是小磁针静止时N 极的

指向

C ．磁感应强度的方向就是垂直于磁场方向放置

的通电直导线受力的方向

D ．磁感应强度的方向就是小磁针N 极受力方向 〖解析〗磁感应强度的方向简称磁场方向，规定为小磁针静止时N 极所指的方向，所以选项A 、B 正确；又因为小磁针静止时N 极所指的方向就是小磁针N 极的受力方向，选项D 正确；根据教材的探究实验可知，通电导线的受力方向与磁感应强度的方向不同，选项C 错误。 〖答案〗ABD

2.如图所示，有一根直导线上通以恒定电流I ，方向垂直指向纸内，且和匀强磁场B 垂直，则在图中圆周上，磁感应强度数值最大的点是（ ） A ．a 点 B ．b 点 C ．c 点 D ．d 点

〖解析〗磁感应强度是矢量，若在某一个空间同时存在多个磁场，那么某一点的磁感应强度是各个磁场在该点场强的矢量和。图中通电直导线产生的磁场的方向顺时针方向，在a 点两个磁场同方向，磁感应强度为两者之和；在c 点两个磁场反向，磁感应强度为两者之差；B ．d 两点的合场强由平行四边形法则来确定。 〖答案〗A

3. 两根通电的长直导线平行放置，电流分别为I 1和I 2，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a 、b 、c 、d 四点，其中a 、b 在导线横截面连线的延长线上，c 、d 在导线横截面连线的垂直平分线上.则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是( )

A . a 点 B. b 点 C. c 点 D. d 点 〖解析〗首先I 1和I 2的磁场方向为逆时针和顺时针，那么c 、d 两点的磁场方向不可能相反，当I 1>I 2时，

b 点的磁场不能为零，但a 点的磁场可能为零；当

当I 1

类型二、安培定则(右手螺旋定则)的应用

【例题2】如图所示，若一束电子沿y 轴正方向移动，则在z 轴上A 点的磁场方向应该( )

A ．沿x 轴正方向

B ．沿x 轴负方向

C ．沿z 轴正方向

D ．沿z 轴负方向

总结归纳：磁感应强度B ＝IL

F

只是一个量度

式，不是决定式，磁感应强度B 是由磁场本身的性质决定的，与放不放入通电导线无关。与电场

q F E =

，重力场m

G

g =相类似。

〖解析〗电子沿y轴正方向移动，相当于电流方向沿y轴负方向，根据安培定则可判断在z轴上的A 点的磁场方向应该沿x轴负方向，故选项B正确．〖答案〗 B

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4.一细长的小磁针，放在一螺旋管的轴线上，N极在管内，S极在管外，若此小磁针可左右自由移动，则当螺旋管通以如图所示的电流时，小磁针将怎样移动？

〖解析〗当螺旋管通电后，根据右手螺旋定则判定出管内、外磁感线方向如图下所示：

管内外a、b两处磁场方向均向右，管内b处磁感线分布较密，管外a处磁感线分布较稀。根据磁场力的性质知：小磁针N极在b处受力方向向右，且作用力较大；小磁针S极在a处受力向左，且作用力较小，因而小磁针所受的磁场力的合力方向向右。所以小磁针向右移动。

〖答案〗小磁针向右移动。

5.如图所示，把一导线用弹簧挂在蹄形磁铁磁极的正上方，当导线中通以图示电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（）

A．顺时针方向转动，同时下降

B．顺时针方向转动，同时上升

C．逆时针方向转动，同时下降

D．逆时针方向转动，同时上升

〖解析〗用电流元法判断导线的转动情况，再用特殊位置法判断导线的平动情况。

将导线电流AB分为左右中三段AC、DB及CD，画出每段导线所在处磁场的方向，根据左手定则可判断AC段的安培力方向垂直纸面向里，DB段的安培力方向垂直纸面向外，故导线作顺时针转动；导线转过后，CD段电流也受到向下的安培力（图画出导线转过

90时的受力情景—特殊位置法），故导线又向下运动。所以，正确选项是A。

〖答案〗A

类型三、安培力作用下的物体平衡与加速【例题3】如图，水平放置的光滑金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感强度大小为B，方向与导轨平面夹角为α，金属棒ab的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直。电源电动势为E，定值电阻为R，其余部分电阻不计。

则当电键闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大？

〖解析〗画出导体棒ab受力的截面图，如图所示，

总结归纳：合理建立空间概念，运用安培定则判断，注意带负电的电荷运动方向与电流方向间的关系。

导体棒ab 所受安培力：F = BIL 由牛顿第二定律得 F sinα=ma 导体棒ab 中的电流： I =E /R

解得

mR BEL a α

sin =

〖答案〗mR

BEL α

sin

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6. 如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m ，长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感应强度的大小、方向是（ ）

A ．

θtan Il mg

，竖直向上 B ．θtan Il mg ，竖直向下

C ．θsin Il mg ，平行悬线向下

D ．θsin Il

mg ，平行悬线向上

〖解析〗要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值。由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力三角形可知（如图所示)，

安培力的最小值为θsin min mg F =， 即 θsin min mg IlB =，得

θsin min Il

mg

B =

所加磁场的方向应平行悬线向上。 〖答案〗D

7. 质量为m =0.02 kg 的通电细杆ab 置于倾角为

θ=37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d =0.2 m ，

杆ab 与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，磁感应强度

B =2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如

图所示。现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆

ab 静止不动，通过ab 杆的电流范围为多少？

总结归纳：有安培力参与的物体的平衡、

加速问题与力学中求解思路方法相同，正确分析物体受力情况，用力学规律去解决则可。但要注意以下个性特征：

1.在分析斜面上导体棒的受力情况时，通常要画出侧视图；

2.在与电路相关的题目中，要注意全电路欧姆定律的应用；

3.安培力做功的实质：传递能量

安培力做正功，将电源的能量传递给通电导线，或转化为导线的动能，或转化为其它形式的能；安培力做负功，将其它形式的能转化为电能，储存后再转化为其它形式的能。

〖解析〗杆ab中的电流为从a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上.当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为I max；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为I min.

正确地画出两种情况下的受力图如图，由平衡条件列方程求解。

根据第一幅受力图列式如下：

F1-mg sinθ-Fμ1=0 F n-mg cosθ=0

Fμ1=μF n F1=BI max d

解上述方程得I max=0.46 A

根据第二幅受力图

F2+Fμ2-mg sinθ=0F n-mgcosθ=0

Fμ2=μF n F2=BI min d

解上述方程得I min=0.14 A.

〖答案〗0.14 A—0.46 A

类型四、洛伦兹力的方向判定

【例题4】带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是 ( )

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，则受力的大小、方向均不变

C．已知洛伦兹力、磁场、速度中任意两个量的方向就能判断第三个量的方向 D．粒子受到洛伦兹力作用后运动的动能、速度均不变

〖解析〗洛伦兹力的方向总垂直于磁场和速度，并与粒子带电的正负有关。当粒子的速度大小相同而方向不同时，洛伦兹力大小和方向都可能不同，选项A错误；把粒子改为带负电且速度反向，根据左手定则知，洛伦兹力方向不变，由洛伦兹力公式知，洛伦兹力大小也不变，选项B正确；洛伦兹力总与磁场、速度的方向垂直，但磁场和速度之间不一定垂直，因此，已知磁场和速度的方向能判断洛伦兹力的方向，但已知洛伦兹力和磁场(或速度)的方向无法判断速度(或磁场)的方向，选项C错误；洛伦兹力总与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，粒子的速度大小不变、动能也不变，但洛伦兹力改变速度的方向，选项D错误。〖答案〗B

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8. 关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是( )

A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力

B．安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷一定不做功

C．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

D．由于洛伦兹力不能改变带电粒子的动能，故其不能改变带电粒子的速度

〖解析〗洛伦兹力是磁场对一个运动电荷的磁场力作用，而安培力是磁场对所有参与定向移动的电荷(电流)的磁场力的合力，二者本质都是磁场力，故选项A错误。洛伦兹力永远与电荷运动方向垂直。所以洛伦兹力不做功．安培力是洛伦兹力的宏观表现，它虽然对引起电流的定向移动电荷不做功，但对通电导线是可以做功的，二者虽本质相同，但效总结归纳：洛伦兹力的大小不仅与速度大小

有关，还与速度方向与磁场方向间的夹角有关，洛伦兹力的方向总垂直于磁场和速度，并与粒

子带电的正负有关。洛伦兹力永不做功。

果不同，故不能说安培力就是洛伦兹力，选项B 正确。电荷运动方向与磁感线方向在同一直线上时，运动电荷也不受洛伦兹力作用，而该处磁感应强度不为零，所以选项C 错误。洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小，但要改变速度的方向，所以选项D 错误。 〖答案〗B

9. 带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹．图示是在有匀强磁场的云室中观查到的粒子的轨迹，a 和b 是轨迹上的两点，匀强磁场B 垂直纸面向里。该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少。下列说法正确的是 ( )

A ．粒子先经过a 点，再经过b 点

B ．粒子先经过b 点，再经过a 点

C ．粒子带负电

D ．粒子带正电

〖解析〗由qB

mv

r =可知，粒子的动能越小，做圆

周运动的半径越小，结合粒子运动轨迹可知，粒子先经过a 点，再经过b 点，选项A 正确。根据左手定则可以判断粒子带负电，选项C 正确。

〖答案〗AC

类型五、洛伦兹力作用下的匀速圆周运动

【例题5】如图所示，一束电子流以速率v 从顶点

A 通过一个充满匀强磁场的矩形空间，速度方向与

磁感线垂直，且平行于矩形空间的其中一边，矩形空间的边长分别为a 3和a ，电子刚好从矩形的另一顶点C 通过，求电子在磁场中的飞行时间。

〖解析〗电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示，

由几何关系得 ()()2

2

2

3a a R R +-=

解得电子运动轨迹半径 a R 2= 圆心角 ο

60=α

电子在磁场中运动的时间 v R

T t π26161?

==

将a R 2=代入，解得 v

a

t 32π=

〖答案〗v

a

32π

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10. 粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。已知磁场方向垂直纸面向里。以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是（ ）

总结归纳：带电粒子在磁场中的运动问题，

综合性较强，是一个难点，也是高考的热点，解这类问题既要用到物理中的洛仑兹力、圆周运动的知识，又要用到数学中的平面几何中的圆及解析几何知识。

〖解析〗由r mv qvB 2=得 qB

mv

r =

则两粒子运动轨迹半径之比为

1

2===甲甲乙甲乙乙甲甲乙甲q q q m B

q v m B q v

m r r 即乙甲r r 2=，再结合左手定则可知A 选项正确。 〖答案〗A

11. 如图所示，一个质量为m ，电荷量大小为q 的带电微粒(忽略重力)，与水平方向成45°射入宽度为d 、磁感应强度为B 、方向垂直纸面向内的匀强磁场中，若使粒子不从磁场MN 边界射出，粒子的初速度大小应为多少？

〖解析〗带电粒子垂直B 进入匀强磁场做匀速圆周运动，若不从边界MN 射出，粒子运动偏转至MN 边界时v 与边界平行即可。由左手定则可知：若粒子带正电荷，圆周轨迹由A →B ；若粒子带负电荷，圆周轨迹由A →C ，如图所示，圆周轨迹的圆心位置可根据粒子线速度方向垂直半径的特点，作初速度v 0的垂线与边界MN 的垂线的交点即为圆轨迹的圆心

O 1与O 2。粒子带正电荷情况：粒子沿圆轨迹 A →B 运动方向改变了45°，由几何关系可知

∠AO 1B ＝45°，那么d ＝R 1－R 1·cos 45° ①

R 1＝Bq

mv 0

②

将②式代入①式得

v 0＝

m

dqB

)22(+

即粒子若带正电荷，初速度满足 0

m

dqB

)22(+时将不从磁场边界MN 射出。

粒子带负电荷情况：粒子沿圆轨迹A →C 运动，方向改变了135°，由几何关系知∠AO 2C ＝135°， ∠O 2AF ＝45°，那么

d ＝R 2＋R 2·sin 45°

③

R 2＝Bq

mv '0

④

将④式代入③式得

v 0′＝

m

dqB

)22(-

即粒子若带负电荷，初速度满足

0

m

dqB )2

2(-

时，将不从磁场边界MN射出。

〖答案〗正电荷0

m

dqB )2

2(+

，负电荷

0

m

dqB )2

2(-

磁场对运动电荷的作用力

§3.5 磁场对运动电荷的作用力 ★本课奋斗目标：洛伦兹力的计算和方向的判断 活动一：参考课本P95页，完成下列小题 1、如图所示，玻璃管已抽成真空。当左右两个电极按图示的极性连接到高压电源时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极，画出图1中电子束的运动轨迹？ 2、如果在图1的基础上加上一个垂直于纸面向里的匀强磁场，图2所示，（电子束向右运动，形成的电流向，如果是一根导线内的电流，导线受安培力的方向向，所以电子受力方向向，于是电子运动轨迹向偏转。）你能画出这时电子束的运动轨迹吗？ 3、运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做。 4、洛伦兹力的方向的判断──左手定则： 让磁感线手心，四指指向的方向，或负电荷运动的，拇指所指电荷所受的方向。 5、洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式。 6、洛伦兹力与电荷运动方向，所以洛伦兹力对运动电荷，不会电荷运动的速率。 反馈1：试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. 2：来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电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．相对于预定地面向东偏转 C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转 3. 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方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为9.6×10-14N，则质子射入时速为 ,质子在磁场中向方向偏转。

活动二：阅读课本P97页，分析电视显像管工作原理 1、如右图所示，没有磁场时，电子束打在荧光屏上 点； 2、如果要是电子束打在A 点，偏转磁场应该沿什 么方向？ 3、如果要是电子束打在B 点，偏转磁场应该沿什 么方向？ 4、如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B 逐渐向A 点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 5、显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成 。 6、实际上在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像课本图 3.5-5那样不断移动，这在电视技术中叫做 。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫 ，电视机中每秒要进行50场扫描，所以我们感觉整个荧光屏都在发光。 【同步检测】 1. 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 ．此空间可能有方向与电子速度平行的磁场 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 2. 如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是 （ ） 3. 电子以速度v 0垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，则 （ ） A ．磁场对电子的作用力始终不做功 B ．磁场对电子的作用力始终不变 C ．电子的动能始终不变 D ．电子的加速度始终不变 4.如图所示，空间有磁感应强度为B ，方向竖直向上的匀强磁场， 一束电子流以初速v 从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏 转（不计重力），则在磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个 电场的场强大小与方向应是 （ ） A ．B/v ，方向竖直向上 B ．B/v ，方向水平向左 C ．Bv ，垂直纸面向里 D ．Bv ，垂直纸面向外 第2题 第4题

磁场对运动电荷的作用

课题：3.6磁场对运动电荷的作用（3） 编印 审核高二物理组 课时安排： 课时 总第 课时 执教时间 【学习目标】理解几种仪器的工作原理。. 【重难点】速度选择器、回旋加速器 【自主学习】 一、速度选择器 如图所示，由于电子等基本粒子所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的正离子组成的离子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区，已知电场强度大小为E 、方向向下，磁场的磁感强度为B ，方向垂直于纸面向里，若粒子的运动轨迹不发生偏转（重力不计），必须满足平衡条件：Bqv =qE ，故v=E/B ，这样就把满足v=E/B 的粒子从速度选择器中选择了出来。带电粒子不发生偏转的条件跟粒子的质量、所带电荷量、电荷的性质均无关，只跟粒子的速 度有关，且对速度的方向进行选择。若粒子从图中右侧入射则不能穿出场区。 二、质谱仪 容器A 中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子，这些粒子从小孔S 1飘入下方电势差为U 的加速电场中，经加速电场后从小孔S 2进入速度选择器的带 电粒子，只有速度大小为v ＝1 B E 的粒子能做匀速直线运动，从小孔S 3进入磁感应强度为B 的匀磁场中做匀速圆周运动， 在经半个周期后，打在照相底片D 上，在底片上形成谱线 状的细条，叫做质谱线，根据质谱线的位置可以算出粒子的 质量。粒子进入加速电场时的速度很小，可以认为等于零。 粒子通过加速电场，根据动能定理在：2 1m v 2＝q U ， 粒子通过速度选择器，根据匀速运动条件有：v ＝1 B E 若测出粒子在偏转磁场中的轨道直径为d ，则又有：d ＝2r ＝ 2qB mv 2＝21B qB mE 2 所以，同位素的荷质比和质量分别为：m q ＝21B dB E 2；m ＝E 2B qdB 21。 三、回旋加速器 D 形盒状电极装在真空室中，整个真空室放在磁极之间，磁场方向 垂直于D 形盒，两个D 形盒之间留一个窄缝，两极分别与高频电源的 两极相连。当粒子经过D 形电极之间的窄缝处的电场时，得到高频电压 的加速，在D 形盒内，由于屏蔽作用，盒内只有磁场分布，这样带电粒 子在D 形盒内沿螺线轨道运动，达到预期的速率后，用引出装置引出。

磁场对运动电荷的作用力

第四节磁场对运动电荷的作用力 学习目标：1.知道磁场对电流作用实质是磁场对运动电荷作用的宏观表现。 2.能根据安培力的表达式F=BIL推导洛仑兹力的表达式f=qvB，培养学生的推理能 力和知识迁移能力。并能够应用公式进行简单计算。 3.理解洛仑兹力的方向由左手定则判定，并会用左手定则熟练地判定。 重、难点：洛仑兹力产生、大小、方向、特点。 【导学过程】 ◇课前预习◇ 一、相关知识点的回顾 1．磁场对电流的作用力叫安培力，安培力的大小与哪些因素有关？写出安培力的表达式。2．安培力的方向怎样判断？左手定则的内容？安培力的方向与电流、磁场的方向有什么关系？ 3．在第二章我们曾经学过电流，电流的大小是怎样定义的？电流的流向与电荷的运动方向有怎样的关系 二、预习能掌握的内容 1．阴极射线是一束高速运动的（“质子”、“电子”）流。课文中实验发现阴极射线在磁场中发生偏转说明。我们把这个力叫。 2．通电导线受到的安培力，实际上是洛仑兹力的。 3．与安培力方向判断类似，洛仑兹力的方向判断也用。 4．在宏观图中画出安培力的方向，在微观图中画出洛仑兹力的方向。（思考：如果是电子定向移动，在微观图上怎样画电荷的速度、洛仑兹力方向）。体会左手定则判断洛仑兹力方法。 宏观微观 ◇课堂互动◇ 一、洛仑兹力的定义 【探究活动】观察实验演示阴极射线在磁场中的偏转现象。 ⅰ）不加磁场 ⅱ）射线与磁场垂直 总结：⑴叫洛仑兹力。 ⑵安培力是大量电荷所受的宏观体现。

二、洛仑兹力的大小 【探究讨论】如何定量描述洛仑兹力的大小？可以建立如下的电流物理模型，推导出洛伦兹力的计算式： 设有一段长度为L 的通电导线，横截面积为S ，导线每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B 的匀强磁场中 1.这段导线中电流I 的微观表达式是多少？ I= 2.这段导体所受的安培力为多大？ F= 3.这段导体中含有多少自由电荷数？ N= 4.每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？ f= 问： ①f=qvB 的适用条件如何？ ②当电荷速度V 的方向与磁感应强度B 的方向平行时，洛伦兹力f 又怎样？ ③运动电荷在磁场中一定受洛仑兹力的作用吗？为什么？（实验观察阴极射线 v ∥B 现象） 总结：①当电荷运动方向与磁场方向平行时， 。 ②当电荷运动方向与磁场方向垂直时， 。 【例1】电子的速率v =3×106 m/s ，垂直射入B =0.10 T 的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多 大？ 【例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，一定受到洛仑兹力的作用 B 、运动电荷在某处不受洛仑兹力，则该处的磁感应强度一定为零 宏观 微观 v +q

磁场对电流的作用

《磁场对电流的作用》教案 教学目标 知识与能力 1．知道磁场对通电导体有作用力。 2．知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感应线方向有关，改变电流方向或改变磁感线方向，导体的受力方 向随着改变。 3．知道通电线圈在磁场中转动的道理。 4．知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。 5．培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。 过程与方法 培养学生理论联系实际的意识 感态度与价值观 通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。

教学重点、难点 重点 1磁场对通电的导体有力的作用 2通电的导体的受力方向跟磁场方向和电流方向有关 难点 左手定则的运用 （二）教具 小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一节，用铝箔自制的圆筒一根（粗细、长短与铅笔差不 多），两根铝箔条（用透明胶与铝箔筒的两端相连接），支架 （吊铝箔筒用）,如课本图12—10的挂图，线圈（参见图12 —2），抄有题目的小黑板一块（也可用幻灯片代替）。 (三）教学过程 1复习相关知识并提问： 1.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生（）作用， 磁体间的相互作用就是通过（）发生的。 2.将一根导线平行地放在静止的小磁针上方，当导线通电时， 发现小磁针（），说明电流周围存在（）。

2．引入新课 本章主要研究电能：第一节和第二节我们研究了获得电能的原理和方法，第三节我们研究了电能的输送，电能输送到用电单位，要使用电能，这就涉及到用电器，以前我们研究了电灯、电炉、电话等用电器，今天我们要研究另一种用电器一电动机。 出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣。 提问：电动机是根据什么原理工作的呢？ 讲述：要回答这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现—电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力（如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动）。根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。下面我们通过实验来研究这个推断。 3．进行新课 (1)通电导体在磁场里受到力的作用 板书课题：〈第四节磁场对电流的作用〉

磁场对运动电荷的作用

磁场对运动电荷的作用 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

磁场对运动电荷的作用 对点训练：对洛伦兹力的理解 1．(多选)(2017·广东六校联考)有关电荷所受电场力和磁场力的说法中，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，则受力方向与该处的磁场方向垂直 解析：选BD带电粒子受洛伦兹力的条件：运动电荷且速度方向与磁场方向不平行，故电荷在磁场中不一定受磁场力作用，A项错误；电场具有对放入其中的电荷有力的作用的性质，B项正确；正电荷受力方向与电场方向一致，而负电荷受力方向与电场方向相反，C项错误；磁场对运动电荷的作用力垂直磁场方向且垂直速度方向，D项正确。 2．(多选)(2017·南昌调研)空间有一磁感应强度为B的水平匀强磁场，质量为m、电荷量为q的质点以垂直于磁场方向的速度v0水平进入该磁场，在飞出磁场时高度下降了h，重力加速度为g，则下列说法正确的是() A．带电质点进入磁场时所受洛伦兹力可能向上 B．带电质点进入磁场时所受洛伦兹力一定向下 C．带电质点飞出磁场时速度的大小为v0 D．带电质点飞出磁场时速度的大小为v02＋2gh 解析：选AD因为磁场为水平方向，带电质点水平且垂直于磁场方向飞入该磁场，若磁感应强度方向为垂直纸面向里，利用左手定则，可以知

道若质点带正电，从左向右飞入瞬间洛伦兹力方向向上，若质点带负电，飞入瞬间洛伦兹力方向向下，A 对，B 错；利用动能定理mgh ＝12m v 2－12 m v 02，得v ＝v 02＋2gh ，C 错，D 对。 对点训练：带电粒子在匀强磁场中的运动 3.如图所示，匀强磁场中有一电荷量为q 的正离子，由 a 点沿半圆轨道运动，当它运动到 b 点时，突然吸收了附近 若干电子，接着沿另一半圆轨道运动到c 点，已知a 、b 、c 在同一直线上，且ac ＝12 ab ，电子的电荷量为e ，电子质量可忽略不计，则该离子吸收的电子个数为( ) 解析：选D 正离子由a 到b 的过程，轨迹半径r 1＝ ab 2，此过程有q v B ＝m v 2 r 1 ，正离子在b 点附近吸收n 个电子，因电子质量不计，所以正离子的速度不变，电荷量变为q －ne ，正离子从b 到c 的过程中，轨迹半径r 2 ＝bc 2＝34ab ，且(q －ne )v B ＝m v 2r 2，解得n ＝q 3e ，D 正确。 4．(2017·深圳二调)一个重力不计的带电粒子垂直进入匀强磁场，在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动。则下列能表示运动周期T 与半径R 之间的关系图像的是( ) 解析：选D 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，q v B ＝m v 2 R R ＝m v qB ，由圆周运动规律，T ＝2πR v ＝2πm qB ，可见粒子运动周期与半径无关，

人教版物理选修1-1第二章第四节磁场对运动电荷的作用同步训练D卷(考试)

人教版物理选修1-1第二章第四节磁场对运动电荷的作用同步训练D卷（考试）姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题（共15小题） (共15题；共30分) 1. （2分） (2020高二下·大庆月考) 如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内。第Ⅲ、Ⅳ象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第Ⅳ象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场（图中未画出），一带电小球从x轴上的A点由静止释放，恰好从P点垂直于y轴进入第Ⅳ象限，然后做匀速圆周运动，从Q点垂直于x轴进入第Ⅰ象限，Q点距O点的距离为d，重力加速度为g。根据以上信息，能求出的物理量有（） A . 小球做圆周运动的动能大小 B . 电场强度的大小和方向 C . 小球在第Ⅳ象限运动的时间 D . 磁感应强度大小 【考点】 2. （2分） (2017高二上·福建期末) 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 . 1：1 C . 1：2 D . 1：4 【考点】

3. （2分）(2018·杭州模拟) 在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水．如果把玻璃皿放在磁场中,如图所示,．通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看（） A . 液体将顺时针旋转 B . 液体将逆时针旋转 C . 若仅调换N、S极位置，液体旋转方向不变 D . 若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变 【考点】 4. （2分） (2020高二上·吉林期末) 带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以v甲、v乙、v丙速度垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图所示，则下列说法正确的是（） A . v甲

磁场对运动电荷的作用

年级：高复班授课时间：2015.01.14-15 授课教师：科目：物理课题磁场对运动电荷的作用 教学目标1.熟练掌握磁场对运动电荷的作用，理解洛伦兹力的特点，会计算洛伦兹力的大小，能用左手定则判断洛伦兹力的方向 2.熟练掌握带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律，能对实际问题进行分析和计算 教学重点与难点 1.带电粒子在匀强磁场中运动的特点 2.带电粒子在匀强磁场中运动的极值问题 教学过程一、洛伦兹力 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——磁感线穿过掌心； 四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向； 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＝q v B．(θ＝90°) 二、带电粒子在匀强磁场中的运动 1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动． 2．若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动． (1)向心力由洛伦兹力提供：q v B＝ R v m 2 ＝2 ω mR； (2)轨道半径公式：R＝ m v qB； (3)周期：T＝ 2πR v＝ 2πm qB；(周期T与速度v、轨道半径R无关) (4)频率：f＝ R v π2 ＝ m qB π2 ； (5)角速度：ω＝ 2π T＝m qB . 三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆心、半径、运动时间的确定 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作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1所示，P为入射点，M为出射点，O 为轨道圆心．

磁场对运动电荷的作用试题

磁场对运动电荷的作用试题

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磁场对运动电荷的作用练习题 1．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 ．粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变 答案 B 2．如图1所示，匀强磁场的磁感应强度均为B ，带电粒子的速率均为v ，带电荷量均为q . 试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向． 3．如图所示，半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B 点射出，若∠AOB ＝120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( ) A.2πr 3v 0 B.23πr 3v 0 C.πr 3v 0 D.3πr 3v 0 答案 D 4．如图4所示，质量为m ，电荷量为＋q 的带电粒子，以不同的初速度两次从O 点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场，在洛伦兹力作用下分别从M 、N 两点射出磁场，测得OM ∶ON ＝3∶4，则下列说法中错误的是 ( ) A ．两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为3∶4 B ．两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为3∶4 C ．两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为3∶4 D ．两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为4∶3 答案 AD

高中物理磁场对电流的作用练习题汇总新选.

磁场的描述磁场对电流的作用 知识点1磁场、磁感应强度、磁感线 1．磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用． (2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向． 2．磁感应强度 (1)定义式：B＝F IL(通电导线垂直于磁场)． (2)方向：小磁针静止时N极的指向． (3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量．由磁场本身决定，是用比值法 定义的． 3．磁感线 (1)引入：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点 的磁感应强度的方向一致． (2)特点：磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是闭 合的曲线． (3)磁体的磁场和地磁场 图9-1-1 易错判断 (1)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力 的方向一致．(×) (2)磁感线是真实存在的．(×) (3)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强．(√) 知识点2电流的磁场及磁场的叠加

1．奥斯特实验 奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系． 2．安培定则的应用 直线电流的磁场通电螺线管的 磁场 环形电流 的磁场 特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁 场越弱 与条形磁铁的 磁场相似，管 内为匀强磁场 且磁场最强， 管外为非匀强 磁场 环形电流 的两侧是 N极和S 极，且离圆 环中心越 远，磁场越 弱 安培 定则 立体图 横截 面图 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解． 易错判断 (1)通电导线周围的磁场是匀强磁场．(×) (2)电流的磁场方向可由右手螺旋定则(或安培定则)判定．(√) (3)一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电 荷之间通过磁场而发生的相互作用．(√) 知识点3安培力

《磁场对运动电荷的作用力》学案

第五节磁场对运动电荷的作用力 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。 5、了解电视机显像管的工作原理。 学习重点 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。 学习难点 1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。 2、洛伦兹力方向的判断。 自主学习 1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做。 2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则： 让磁感线手心，四指指向的方向，或负电荷运动的，拇指所指电荷所受的方向。 3．洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式。 4．洛伦兹力对运动电荷，不会电荷运动的速率。 5．显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成。 同步导学 例1．试判断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.

解答：甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上；乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下；丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者；丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里。 例2：来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电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 ．相对于预定地面向东偏转 C ．相对于预定点稍向西偏转 D ．相对于预定点稍向北偏转 解答：。地球表面地磁场方向由南向北，电子是带负电，根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西。故C 项正确 例3：如图3所示，一个带正电q 的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ，若小带电体的质量为m ，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（ ） A ．使 B 的数值增大 B ．使磁场以速率 v ＝mg qB ，向上移动 C ．使磁场以速率v ＝mg qB ，向右移动 D ．使磁场以速率v ＝mg qB ，向左移动 解答：为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大B ，静止电荷在磁场里不受洛伦兹力， A 不可能；磁场向上移动相当于电荷向下运动，受洛伦兹力向右，不可能平衡重力；磁场以V 向右移动，等同于电荷以速率v 向左运动，此时洛伦兹力向下，也不可能平衡重力。故B 、C 也不对；磁场以V 向左移动，等同于电荷以速率 v 向右运动，此时洛伦兹力向上。当 qvB ＝mg 时，带电体对绝缘水平面无压力，则v ＝mg qB ，选项 D 正确。 例4： 单摆摆长L ，摆球质量为m ，带有电荷＋q ，在垂直于纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中摆动，当其向左、向右通过最低点时，线上拉力大小是否相等？ 解答：摆球所带电荷等效于一个点电荷，它在磁场中摆动时受到重力mg ，线的拉力F 与洛伦兹力F ′，由于只有重力做功，故机械能守恒，所以摆球向左、向右通过最低点时的 图3

磁场对电荷的作用

磁场对电荷的作用 1.初速度为v 0的电子沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电 流方向与电子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 2.如图所示，水平绝缘面上一个带电荷量为＋q 的小带电体处 于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ，小带电体的质 量为m .为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该( ) A.使B 的数值增大 B.使磁场以速率v ＝mg qB 向上移动 C.使磁场以速率v ＝mg 向右移动 D.使磁场以速率v ＝mg 向左移动 3.一m 1∶m 2＝1A.B.C.D.4.A.B.C.D.5.磁场中(中,圆环运动的速度图象可能是下图中的( ) 6.一个带电粒子沿垂直于匀强磁场的方向射入云室中.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气体电 离，因而粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变).从图中情况可以确定粒子的运动 方向和带电情况分别为( ) A.粒子从a 运动到b ，带正电 B.粒子从a 运动到b ，带负电 C.粒子从b 运动到a ，带正电 D.粒子从b 运动到a ，带负电 7.如图甲所示，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)以相同的速率v 从P 处沿垂直于磁 场的方向射入磁场区域，粒子的入射方向在与磁场B 垂直的平面 内，且散开在与PC 夹角为θ的范围内.求在屏MN 上被粒子打中 的区域的长度.

磁场对电流和运动电荷的作用章节检测试题(含答案和解析)

磁场对电流和运动电荷的作用章节检测试 题(含答案和解析) 第六磁场对电流和运动电荷的作用测试 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分） 1.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（） A.地球 B.太阳.月亮D.火星 2.软铁棒放在永磁体的旁边能被磁化，这是由于…（） A.在永磁体磁场作用下，软铁棒中形成了分子电流 B.在永磁体磁场作用下，软铁棒中的分子电流消失了 .在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得大致相同 D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无 3.自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电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 .相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转 4.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5 T，一根长为500 的电线，电流为10 A，该导线可能受到的磁场力为（） A.0B.0.1 N.0.3 ND.0.4 N 5.磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是（） A.使磁场成圆柱形，以便框转动 B.使线圈平面在水平位置与磁感线平行 .使线圈平面始终与磁感线平行 D.为了使磁场分布规则 6.直导线ab长为L，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图，磁感应强度为B，导线中通有恒定电流，电流为I，则…（） A.导线所受安培力大小为BIL B.若电流方向由b向a，则安培力方向竖直向上 .若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BILsinα D.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BILs α

磁场对运动电荷的作用

磁场对运动电荷的作用 1．洛伦兹力的方向：用左手定则判定 （1）让磁感线穿过左手的手心，四指指向正电荷的运动方向（或负电荷运动的相反方向），则拇指指的方向就是洛伦兹力的方向。 （2）洛伦兹力的方向既垂直于磁感应强度方向，同时也垂直于电荷运动的方向。 （3）洛伦兹力永远与电荷速度方向垂直，故洛伦兹力对电荷永远不做功。 2．洛伦兹力的大小； （1）当电荷运动速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直时，f=qvB。 （2）当电荷运动速度v的方向与孩感应强度B的方向平行时，f=0。 （3）当电荷相对磁场静止时，f＝0 （二）带电粒子的圆周运动 1．若带电粒子以一定的速度与磁场方向垂直进人匀强磁场，洛伦兹力f充当向心力，它一定做匀速圆周运动。 2．轨道半径 （l）由qvB=mv2/R(=mω2R=m(2πm/T)2R)得轨迢半径为： R=mv/qB (ω=qB/m,T=2πm/q B) （2）由运动轨迹确定轨道半径的方法；带电粒子在射入和射出匀强磁场两处所受洛伦兹力的延长线一定交于圆心，由圆心和轨迹运用几何知识来确定半径。 （3）运动周期： T=2πmR/v=2πm/qB 带电粒子的运动周期跟粒子的质荷比m/q成正比，跟兹感应强度B成反比，与粒子运动的速率和轨道半径无关。 （一）选择题 1．关于洛伦兹力的下列说法中正确的是 A洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向和电荷运动方向所在的平面。 B．洛伦兹力的方向总是垂直于电荷速度方向，所以它对电荷永远不做功。 C．在磁场中，静止的电荷不受洛伦兹力，运动的电荷一定受洛伦兹力。 D运动电行在某处不受洛伦兹力，则该处的磁感应强度一定为零。 2．如图7－27所示，有一磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁 场，一束电子流以速度V从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时 不发生偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场， 这个电场的场强大小和方向是 A．B/v，竖直向上B．B/v，水平向左 C．B/v，垂直纸面向里D．Bv，垂直纸面向外 图7-27 3．一带电粒子（不计重力）以初速度v0。垂直进入匀强磁场中，则 A磁场对带电粒子的作用力是恒力B．磁场对带电粒子的作用力不做功 C．带电粒子的动能不变化 D．带电粒子的动量不发生变化 4．在长直螺线管中，通以交流电，一个电子沿螺线管的轴线方向以初速度v射入长螺线管中，电子在螺线管中的运动情况是 A．做匀速直线运动 B. 沿螺线管轴线做匀加速直线运动 C．沿螺线管轴线做往复运动D．可能沿螺线管轴线做匀减速运动

磁场对电流的作用教学设计

磁场对电流的作用教学设计 教学目标： 知识与技能知道磁场对通电导线有力的作用. 知道磁场对通电导线的作用力方向跟磁场方向和电流方向有关. 过程与方法培养学生理论联系实际的意识. 情感、态度与价值观通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。 教学重点： 通电导线在磁场中要受到力的作用。 教学过程 复习相关知识并提问： 1.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生( ) 作用，磁体间的相互作用就是通过() 发生的。 2. 将一根导线平行地放在静止的小磁针上方，当导线通电时，发现小磁针( ) ，说明电流周围存在( ) 。 演示实验： 演示直流电动机通电转动 提出问题： 1. 电动机为什么会转动呢? 2. 奥斯特实验证明了什么? 通电导体周围存在磁场，并通过磁场使小磁针偏转，即电流对磁体有力的作用。

启发学生： 磁场对电流有没有力的作用呢? 实验： (1) 介绍实验装置，并连接好。渗透设计思想，明确实验研究对象是铜棒。 (2) 让学生明确实验目的，即磁场能否让通电后的铜棒运动。 (3) 实验条件逐步演示并观察实验现象，完成记录表格。 1 静止的铜棒通电后发生什么现象?原因是什么?运动受力 2 铜棒的运动方向、电流的方向和磁感线方向的角度关系? 互相垂直 3 不改变磁场方向而改变电流的方向，铜棒运动方向如何? 改变方向 4 不改变电流的方向，而改变磁场方向，铜棒运动方向怎样?改变方向 (4) 学生根据实验现象，分析得出结论。 通电导体在磁场中受到力的作用。力的方向，电流的方向和磁场线的方向互相垂直。通电导体在磁场里受力的方向跟电流的方向和磁感线的方向有关。 左手定则 伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁力的方向。

高中物理选修3-1 磁场对运动电荷的作用力例题解析

磁场对运动电荷的作用力·典型例题解析 【例1】图16－49是表示磁场磁感强度B，负电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B、v、f两两垂直) [ ] 解答：正确的应选A、B、C． 点拨：由左手定则可知四指指示正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指示的方向应与速度方向相反． 【例2】带电量为＋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，且速度反向且大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变 C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用 D．带电粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感强度越小 解答：正确的应选B． 点拨：理解洛伦兹力的大小、方向与哪些因素有关是关键． 【例3】如果运动电荷除磁场力外不受其他任何力的作用，则带电粒子在磁场中作下列运动可能成立的是 [ ] A．作匀速直线运动 B、作匀变速直线运动 C．作变加速曲线运动 D．作匀变速曲线运动 点拨：当v∥B时，f＝0，故运动电荷不受洛伦兹力作用而作匀速直线运动．当v与B不平行时，f≠0且f与v恒垂直，即f只改变v的方向．故运动电荷作变加速曲线运动． 参考答案：AC 【例4】如图16－50所示，在两平行板间有强度为E的匀强电场，方向竖直向下，一带电量为q的负粒子(重力不计)，垂直于电场方向以速度v飞入两板间，为了使粒子沿直线飞出，应在垂直于纸面内加一个怎样方向的磁场，其

磁感应强度为多大？ 点拨：要使粒子沿直线飞出，洛伦兹力必须与电场力平衡． 参考答案：磁感应强度的方向应垂直于纸面向内，大小为E/v 跟踪反馈 1．关于带电粒子所受洛伦兹力f、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是 [ ] A．f、B、v三者必定均保持垂直 B．f必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v C．B必定垂直于f、v，但f不一定垂直于v D．v必定垂直于f、B，但f不一定垂直于B 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动量 D．洛伦兹力对带电粒子不做功 3．如图16－51所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子 [ ] A．一定带正电 B．一定带负电 C．可能带正电或负电，也可能不带电 D．一定不带电 4．如图16－52所示，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，有一正离子恰能沿直线从左到右水平飞越此区域，则

高中物理 《磁场对运动电荷的作用》教案1 鲁科版选修3-1

磁场对运动电荷的作用 教学目标 知识目标 1．知道什么是洛伦兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛伦兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大。 2．会用左手定则熟练地判定洛伦兹力方向． 能力目标 由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛伦兹力的过程，培养学生的迁移能力． 情感目标 通过本节教学，培养学生科学研究的方法论思想：即“推理──假设──实验验证”．教材分析 本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向，在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后，让学生深入理解洛伦滋力，学习用左手定则判断洛伦滋力的方向，注意强调：磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力． 教法建议 在教学中需要注意教师与学生的互动性，教师先复习导入，通过实验验证洛伦兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式．理解洛伦兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别．具体的建议是： 1．教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式，类比电场办法掌握公式的应用．2．学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式．教学设计方案磁场对运动电荷作用 一素质教育目标 （一）知识教学点 1．知道什么是洛伦兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛伦兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大， 2．会用左手定则熟练地判定洛伦兹力方向．

（二）能力训练点 由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛伦兹力的过程，培养学生的迁移能力． （三）德育渗透点 通过本节教学，培养学生进行“推理──假设──实验验证”的科学研究的方法论教育． （四）美育渗透点 注意营造师生感情平等交流的氛围，用优美的语音感染学生．在平等自由的审美情境中，使师生的感情达到共鸣，从而培养学生的审美情感． 二学法引导 1．教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式，类比电场办法掌握公式的应用。 2．学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式。 三重点、难点、疑点及解决办法 1．重点 洛伦兹力的大小和它的方向。 2．难点 用左手定则判断洛伦兹力的方向。 3．疑点 磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力。 4．解决办法 引导和启发学生由安培力的概念得出洛伦兹力的概念，使学生深入理解洛伦兹力的大小和方向。 四课时安排 1课时 五教具学具准备 阴极射线发射器，蹄形磁铁。 六师生互动活动设计 教师先复习导入，通过实验验证洛伦兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式。理

电荷在磁场中的运动

电荷在磁场中的运动 1．在地球的赤道附近，宇宙射线中的一个带负电的粒子垂直于地面射向赤道，那么在地磁场的作用下，该粒子的偏转方向将是 ( ) A ．向东 B ．向西 C ．向南 D ．向北 2．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来如图7所示，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将( ) A ．向东偏转 B ．向南偏转 C ．向西偏转 D ．向北偏转 3．一个不计重力的带正电荷的粒子，沿图中箭头所示方向进入磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则粒子的运动轨迹为（ ） A ．圆弧 a B ．直线 b C ．圆弧 c D ．a 、b 、c 都有可能 4．初速为v 0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如右图所示，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 5．洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度、洛伦兹力及磁场B 的方向，虚线圆表示粒子的轨迹，其中可能正确的是（ ） 6．如图所示，在蹄形磁铁两磁极间放置一阴极射线管，一束电子从A 端高速射向B 端，当它经过蹄形磁铁产生的磁场时，受的洛伦兹力方向 A.向上 B.向下 C.指向N 极 D.指向S 极 7．电量相同质量不同的同位素离子以相同的速率从a 孔射入正方形空腔中，空腔内匀强磁场的磁感应强度方向如图所示．如果从b 、c 射出的离子质量分别为m 1、m 2，运动时间分别为t 1、t 2,打到 d 点的离子质量为m 3，运动时间为t 3.则下列判断正确的是（ ） A ．m 1＞m 2＞m 3 B ．t 3＞t 2＞t 1 C ．m 1：m 2＝1：2 D ．m 2：m 3＝2：1

磁场对电流的作用

磁场对电流的作用 【目标展示】 一、知识与技能 1. 知道什么是安培力. 2. 知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题. 3. 会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 4. 了解磁电式电流表的内部构造的原理. 二、过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算.培养空间想像能力. 三、情感态度与价值观 体验由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的科学思维方法（由特殊到一般）.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系与实际应用. 【重点难点】 安培力的方向确定和大小的计算. 【教学建议】1. 安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大，对此学生常常混淆. 2. 想象能力对本节学习至关重要、要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图，需要一定的巩固训练.

3. 建议用实验观察法、逻辑推理法、讲解法等教学方法. 【教学过程】 环节一【复习导入】 复习提问导入，多媒体展示问题 1．磁感应强度是由什么决定的？ 答：磁感应强度是由产生磁场的电流的大小、分布和空间位置确定的. 2．磁感应强度的定义式是什么？ 答：磁感应强度的定义式是IL F B = 3．磁感应强度的定义式在什么条件下才成立？ 答：只有在通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场中才成立. 4．垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=1cm ，通电电流强度I=10A ，若它所受的磁场力F=5N ，求该磁场的磁感应强度B 是多少？ 答：因通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场，所以根据磁感应强度的定义式 T T IL F B 5.001.0105=?== 5．若上题中通电导线平行磁场方向放入该磁场中，那么磁场的磁感应强度是多大？通电导线受到的磁场力是多少？ 答：当电流仍为I=10A ，B L //时，该处磁感应强度不变，仍为B=0.5T ，而通电导线所受磁场力F 为零. 【设计意图】通过问题、练习，巩固复习已有知识，为本节授课

磁场对运动电荷的作用

磁场对运动电荷的作用 一、对洛伦兹力的理解 【例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 二、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析方法 1．圆心的确定 2．半径的确定 3．运动时间的确定 【例2】如图所示，半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向 外的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)，从A 点沿半径方向以速度 v 0垂直于磁场方向射入磁场中，并由B 点射出，且∠AOB ＝120°，则 该粒子在磁场中运动的时间为( ) A.2πr 3v 0 B.23πr 3v 0 C.πr 3v 0 D.3πr 3v 0 【基础演练】 1．在高纬度地区的高空，大气稀薄，常出现五颜六色的弧状、带状或幕状的极其美丽壮观的发光现象，这就是我们常说的“极光”．“极光”是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的．假如我们在北极地区忽然发现正上方的高空出现了射向地球的沿顺时针方向生成的紫色弧状极光(显示带电粒子的运动轨迹)．则关于引起这一现象的高速带电粒子的电性及弧状极光的弯曲程度的说法中，正确的是( ) A ．高速粒子带负电 B ．高速粒子带正电 C ．轨迹半径逐渐减小 D ．轨迹半径逐渐增大 2．真空中两根长直金属导线平行放置，其中一根导线中通有恒定电流．在两导线所确定的平面内，一电子从P 点运动的轨迹的一部分如图中的曲线PQ 所示，则一定是( ) A ．ab 导线中通有从a 到b 方向的电流 B ．ab 导线中通有从b 到a 方向的电流 C ．cd 导线中通有从c 到d 方向的电流 D ．cd 导线中通有从d 到c 方向的电流 3.如图所示，圆柱形区域的横截面．在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一 初速度沿截面直径方向入射时，穿过此区域的时间为t ；若该区域加沿轴 线方向的匀强磁场，磁感应强度为B ，带电粒子仍以同一初速度沿截面直 径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转了π3 .根据上述条件可求得的物理量为( ) A ．带电粒子的初速度 B ．带电粒子在磁场中运动的半径 C ．带电粒子在磁场中运动的周期 D ．带电粒子的比荷