第2講磁場對運動電荷的作用第十章磁場1.會利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小。2.會分析帶電粒子在有界勻強磁場中的運動。學習目標夯實必備知識研透核心考點提升素養能力02點擊此處添加小標題點擊此處添加正文01點擊此處添加小標題點擊此處添加正文目錄CCONTENTS夯實必備知識Part01運動電荷1.0qvB垂直正電荷洛倫茲力不做功勻速直線2.勻速圓周1.思考判斷(1)粒子在只受洛倫茲力作用時運動的速度不變。()(2)帶電粒子在磁場中運動時，一定受到洛倫茲力的作用。()(3)若帶電粒子經過磁場中某點時所受洛倫茲力為零，則該點的磁感應強度一定為零。()×××2.(多選)1932年，物理學家安德森在實驗中發現了正電子，該發現為確定反物質的存在提供了重要的證據。正電子在施加了磁場的云室中運動，其穿過鉛板前后的運動軌跡如圖所示。已知正電子穿過鉛板時會損失一部分動能，則(

)A.正電子由下向上穿過鉛板B.正電子由上向下穿過鉛板C.磁場方向垂直紙面向里D.磁場方向垂直紙面向外AC考點一對洛倫茲力的理解和應用研透核心考點考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動Part021.洛倫茲力的特點(1)洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷的速度方向，所以洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，即洛倫茲力永不做功。(2)當電荷運動方向發生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化。(3)用左手定則判斷負電荷在磁場中運動所受的洛倫茲力時，要注意將四指指向負電荷運動的反方向。考點一對洛倫茲力的理解和應用2.洛倫茲力與安培力的聯系及區別(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現，二者是相同性質的力。(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功。A例1

(2023·海南卷，2)如圖1所示，帶正電的小球豎直向下射入垂直紙面向里的勻強磁場，關于小球運動和受力說法正確的是(

)A.小球剛進入磁場時受到的洛倫茲力水平向右B.小球運動過程中的速度不變C.小球運動過程中的加速度保持不變D.小球受到的洛倫茲力對小球做正功圖1解析小球剛進入磁場時速度方向豎直向下，由左手定則可知，小球剛進入磁場時受到的洛倫茲力方向水平向右，A正確；小球運動過程中，受重力和洛倫茲力的作用，且合力不為零，所以小球運動過程中的速度變化，B錯誤；小球受到的重力不變，洛倫茲力時刻變化，則合力時刻變化，加速度時刻變化，C錯誤；洛倫茲力永不做功，D錯誤。A(2022·北京卷，7)正電子是電子的反粒子，與電子質量相同、帶等量正電荷。在云室中有垂直于紙面的勻強磁場，從P點發出兩個電子和一個正電子，三個粒子運動軌跡如圖2中的1、2、3所示。下列說法正確的是(

)A.磁場方向垂直于紙面向里B.軌跡1對應的粒子運動速度越來越大C.軌跡2對應的粒子初速度比軌跡3的大D.軌跡3對應的粒子是正電子圖21.帶電粒子在有界磁場中的圓心、半徑及運動時間的確定考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動

基本思路圖例說明圓心的確定①與速度方向垂直的直線過圓心②弦的垂直平分線過圓心P、M點速度方向垂線的交點P點速度方向垂線與弦的垂直平分線交點2.帶電粒子在有界磁場中運動的常見情形(1)直線邊界(進出磁場具有對稱性，如圖3所示)圖3(2)平行邊界：往往存在臨界條件，如圖4所示。圖4(3)圓形邊界①速度指向圓心：沿徑向射入必沿徑向射出，如圖5甲所示。粒子軌跡所對應的圓心角一定等于速度的偏向角②速度方向不指向圓心：如圖乙所示。粒子射入磁場時速度方向與半徑夾角為θ，則粒子射出磁場時速度方向與半徑夾角也為θ。③環形磁場：如圖丙所示，帶電粒子沿徑向射入磁場，若要求粒子只在環形磁場區域內運動，則一定沿半徑方向射出，當粒子的運動軌跡與內圓相切時，粒子有最大速度或磁場有最小磁感應強度。圖5A角度帶電粒子在勻強磁場中運動圖6A角度直線邊界和平行邊界的磁場圖7方法總結

解析法解決帶電粒子在勻強磁場中的運動問題ACD例4

(多選)如圖8所示，在紙面內半徑為R的圓形區域中有垂直于紙面向外的勻強磁場。一帶電粒子從圖中A點以水平速度v0垂直磁場射入，速度的方向與過圓心及A點的直線成60°角，當該帶電粒子離開磁場時，速度方向剛好改變了120°角，下列說法正確的是(

)角度圓形邊界磁場圖8BD例5

(多選)如圖9所示，在直角三角形CDE區域內有磁感應強度為B垂直紙面向外的勻強磁場，P為直角邊CD的中點，∠C＝30°，CD＝2L，一束相同的帶負電粒子以不同的速率從P點垂直于CD射入磁場，粒子的比荷為k，不計粒子間的相互作用和重力，則下列說法正確的是(

)角度三角形或多邊形邊界磁場圖9BCD圖10提升素養能力Part01A對點練1對洛倫茲力的理解和應用1.如圖1是電子射線管的示意圖，接通電源后，電子由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線，要使熒光屏上的亮線向上(z軸正方向)偏轉，現在射線管的正下方附近放一通電直導線，導線中的電流方向應該是(

)A.沿x軸正方向

B.沿x軸負方向C.沿y軸正方向

D.沿y軸負方向A級基礎對點練圖1解析要使熒光屏上的亮線向上偏轉，即使電子受到向上的洛倫茲力，據左手定則可知，射線管處的磁場應沿y軸負方向，結合通電直導線產生的磁場特點可知，在射線管正下方放置的通電直導線的電流方向應沿x軸正方向，故A正確。B2.圖2中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，導線中通有大小相等的電流，方向如圖2所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是(

)A.向上 B.向下C.向左 D.向右解析根據題意，由安培定則可知，b、d兩通電直導線在O點產生的磁場相互抵消，a、c兩通電直導線在O點產生的磁場方向均向左，所以四根通電直導線在O點產生的合磁場方向向左，由左手定則可判斷帶正電粒子所受洛倫茲力的方向向下，B正確。圖2BD對點練2帶電粒子在勻強磁場中的運動3.(多選)(2024·廣東東莞高三校聯考)如圖3甲所示，用強磁場將百萬開爾文的高溫等離子體(等量的正離子和電子)約束在特定區域實現受控核聚變的裝置叫托克馬克。我國托克馬克裝置在世界上首次實現了穩定運行100秒的成績。多個磁場才能實現磁約束，圖乙為其中沿管道方向的一個磁場，越靠管的右側磁場越強。不計離子重力，關于離子在圖乙磁場中運動時，下列說法正確的是(

)A.離子從磁場右側區域運動到左側區域，磁場對其做負功B.離子在磁場中運動時，磁場對其一定不做功C.離子從磁場右側區域運動到左側區域，速度變大D.離子由磁場的左側區域向右側區域運動時，運動半徑減小圖3C4.如圖4所示，虛線框MNQP內存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。a、b、c三個帶電粒子，它們在紙面內從PQ邊的中點垂直于PQ邊射入磁場，圖中畫出了它們在磁場中的運動軌跡。若不計粒子所受重力，則(

)A.粒子a帶負電，粒子b、c帶正電B.若三個粒子比荷相同，則粒子c在磁場中的加速度最大C.若三個粒子入射的速度相同，則粒子c在磁場中的加速度最大D.若三個粒子入射的動量相同，則粒子b的帶電荷量最大圖4BC圖5D圖6D7.(2024·福建福州高三月考)如圖7所示，圓形區域內存在著垂直于紙面向外的勻強磁場，比荷相同的兩個粒子沿直徑AB方向從A點射入磁場中，分別從圓弧上的P、Q兩點射出，下列說法正確的是(

)A.兩粒子分別從A到P、Q經歷時間之比為3∶1B.粒子在磁場中做勻速圓周運動周期之比為2∶1C.粒子在磁場中速率之比為1∶3D.粒子在磁場中運動軌道半徑之比為3∶1圖7C圖8BB級綜合提升練圖9C圖10C級培優加強練11.如圖11所示，有一磁感應強度B＝9.1×10－3T的勻強磁場，C、D為垂直于磁場方向的同一平面內的兩點，它們之間的距離l＝0.1m，今有一電子在此磁場中運動，它經過C點的速度v的方向和磁場垂直，且與CD之間的夾角θ＝30°(電子的質量m＝9.1×10－31kg，電荷量e＝1.6×10－19C)。圖11(1)電子在C點時所受的磁場力的方向如何？(2)若此電子在運動過程中經過D點，則它的速度應是多大？(3)電子從C點到D點所用的時間是多少？答案

(1)見解析(2)1.6×108m/s

(3)6.5×10－10s解析(1)電子以垂直磁場方向的速度在磁場中做勻速圓周運動，電子質量