磁场对运动电荷的作用力

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1、高三物理一轮复习讲义：磁场对运动电荷的作用力（一）一、内容概述　　本周我们复习磁场对运动电荷的作用力。运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的大小与哪些因素有关系，及其方向的判断是这一节的重点。洛伦兹力对运动电荷不做功是它的一个重要特点，学习时要正确理解。二、重、难点知识归纳与讲解1、洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用，它是安培力的微观本质。安培力是洛伦兹力的宏观表现。2、洛伦兹力的大小　　（1）当电荷速度方向垂直于磁场的方向时，磁场对运动电荷的作用力，等于电荷量、速率、磁感应强度三者的乘积，即F=qvB.　　（2）当电荷速度方向平行磁场方向时，洛伦兹力F=0。　　（3

2、）当电荷速度方向与磁场方向成θ角时，可以把速度分解为平行磁场方向和垂直磁场方向来处理，此时受洛伦兹力F=qvBsinθ。3、洛伦兹力的方向　　安培力的方向可以用左手定则来判断，洛伦兹力的方向也可用左手定则来判断：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场，让磁感线穿过手心，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向，对于负电荷，四指的指向与电荷的运动方向相反，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。由此可见洛伦兹力方向总是垂直速度方向和磁场方向，即垂直速度方向和磁场方向决定的平面。4、洛伦兹力的特点　　因为洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，所

3、以洛伦兹力对运动电荷不做功。它只改变运动电荷速度的方向，而不改变速度的大小。三、重、难点知识剖析1、洛伦兹力与电场力的比较（1）与带电粒子运动状态的关系　　带电粒子在电场中所受到的电场力的大小和方向，与其运动状态无关。但洛伦兹力的大小和方向，则与带电粒子本身运动的速度紧密相关。（2）决定大小的有关因素　　电荷在电场中所受到的电场力F=qE，与两个因素有关：本身电量的多少和电场的强弱。运动电荷在磁场中所受的磁场力，与四个因素有关；本身电量的多少、运动速度v的大小、速度v的方向与磁感应强度B方向间的关系、磁场的磁感应强度B。（3）方向的区别　　电荷所受电场力的

4、方向，一定与电场方向在同一条直线上（正电荷同向，负电荷反向），但洛伦兹力的方向则与磁感应强度的方向垂直。2、解决在洛伦兹力等多力作用下电荷运动问题的注意问题：第9页共9页　　（1）正确分析受力情况是解决电荷运动问题的关键。要在详细分析问题给出的物理过程的基础上，认清洛伦兹力是怎么变化的。伴随着洛伦兹力的变化，物体的受力情况又发生了什么样的变化。　　（2）受力变化演变，出现了什么新运动情况，电荷从什么运动状态过渡到什么运动状态。　　（3）寻找关键状态各物理量之间的数量关系，选择合适的物理规律去求解，这些常常就是解题的关键之所在。3、带电粒子做匀速圆周运动的圆

5、心、半径及运动时间的确定：（1）圆心的确定．因为洛伦兹力指向圆心，根据F洛⊥v，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的F洛的方向，其延长线的交点即为圆心．（2）半径的确定和计算．半径的计算一般是利用几何知识，常用解三角形的方法．（3）在磁场中运动时间的确定．利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于360°计算出圆心角θ的大小，由公式可求出运动时间．四、典型例题例1、如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹向下偏，则（　）A．导线中的电流从A流向BB．导线中的电流从B流

6、向AC．若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关例2、如甲图所示，OA是一光滑、绝缘斜面，倾角为θ，一质量为m的带电体从斜面上的A点由静止开始下滑，如果物体的带电量为＋q，整个装置处于垂直纸面向里的磁感应强度的大小为B的匀强磁场中，试求当物体离开斜面时，物体运动的速率及其沿斜面下滑的距离？（斜面足够长）例3、如图所示，在竖直放置的绝缘直棒上套一个小环，其质量为0.1g，环带有电量为q=4×10－4C的正电荷，环与棒之间的动摩擦因数为μ=0.2，棒所在的空间分布有正交的匀强电场和匀强磁场，电场的场强为

7、E=10V/m，磁场的磁感应强度为B=0.5T，现让环从静止开始下滑，求：　　（1）环在下滑过程中的最大加速度；　　（2）环在下滑过程中的最大速度。例4、如图所示，一带正电的质子从O点垂直射入，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，已知两板之间距离为d，板长为d，O点是板的正中间，为使粒子能从两板间射出，试求磁感应强度B应满足的条件（已知质子的带电量为e，质量为m）．第9页共9页例5、如图所示，在xOy平面上，a点坐标为（0，l），平面内一边界通过a点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，有一电子（质量为m，电量为e）从a点以初速度v0平行

8、x轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动，恰好在x轴上的b点（未标出）