一、概念規律題組
1．關於安培力和洛倫茲力，下面說法中正確的是( )
a．洛倫茲力和安培力是性質完全不同的兩種力
b．安培力和洛倫茲力，其本質都是磁場對運動電荷的作用力
c．安培力和洛倫茲力，二者是等價的
d．安培力對通電導體能做功，但洛倫茲力對運動電荷不能做功
2．以下四個圖是表示磁場磁感應強度b、負電荷運動的方向v和磁場對負電荷的洛倫茲力f之間的相互關係圖，這四個圖中畫得正確的是(b、v、f兩兩垂直)( )
3．帶電荷量為＋q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法中正確的是( )
a．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同
b．如果把＋q改為－q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變
c．洛倫茲力方向一定與電荷運動方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直
d．粒子在只受到洛倫茲力作用時運動的動能不變
二、思想方法題組
4．乙個質量為m、電荷量為q的粒子，在磁感應強度為b的勻強磁場中做勻速圓周運動，則下列說法中正確的是( )
a．它所受的洛倫茲力是恆定不變的
b．它的速度是恆定不變的
c．它的速度與磁感應強度b成正比
d．它的運動週期與速度的大小無關
圖15．如圖1所示，在邊界pq上方有垂直紙面向裡的勻強磁場，一對正、負電子同時從邊界上的o點沿與pq成θ角的方向以相同的速度v射入磁場中，則關於正、負電子，下列說法不正確的是( )
a．在磁場中運動的時間相同
b．在磁場中運動的軌道半徑相同
c．出邊界時兩者的速度相同
d．出邊界點到o點處的距離相等
一、對洛倫茲力的理解
1．洛倫茲力和安培力的關係
洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的巨集觀表現．
2．洛倫茲力方向的特點
(1)洛倫茲力的方向與電荷運動的方向和磁場方向都垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直於運動電荷速度方向和磁場方向確定的平面．
(2)用左手定則判定負電荷在磁場中運動所受的洛倫茲力時，要注意將四指指向電荷運動的反方向．
3．洛倫茲力與電場力的比較
【例1】 (2009·廣東理基)帶電粒子垂直勻強磁場方向運動時，會受到洛倫茲力的作用．下列表述正確的是( )
a．洛倫茲力對帶電粒子做功
b．洛倫茲力不改變帶電粒子的動能
c．洛倫茲力的大小與速度無關
d．洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向
二、帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的分析方法
1．圓心的確定
如圖2甲、乙所示，試確定兩種情況下圓弧軌道的圓心，並總結此類問題的分析方法．
圖2圖3
總結兩種情況下圓心的確定分別採用以下方法：
(1)已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直於入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖3所示，圖中p為入射點，m為出射點)．
(2)圖4
已知入射點和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連線入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖4所示，p為入射點，m為出射點)．
根據以上總結的結論可以分析下面幾種常見的不同邊界磁場中的運動規律：
①直線邊界(進出磁場具有對稱性，如圖5(a)、(b)、(c)所示)
圖5②平行邊界(存在臨界條件，如圖6(a)、(b)、(c)所示)
圖6③圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖7所示)
圖72．半徑的確定
用幾何知識(勾股定理、三角函式等)求出半徑的大小．
3．運動時間的確定
粒子在磁場中運動一周的時間為t，當粒子運動的圓弧所對應的圓心角為α時，其運動時間表示為：t＝t(或t＝t)．
【例2】
圖8 (2011·海南·10)空間存在方向垂直於紙面向裡的勻強磁場，圖8中的正方形為其邊界．一細束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直於磁場的方向從o點入射．這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不計重力．下列說法正確的是( )
a．入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同
b．入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同
c．在磁場中運動時間相同的粒子，其運動軌跡一定相同
d．在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越大
[規範思維]
【例3】 如圖9所示，在某空間實驗室中，有兩個靠在一起的等大的圓柱形區域，分別存在著等大反向的勻強磁場，磁感應強度b＝0.10 t，磁場區域半徑r＝ m，左側區域圓心為o1，磁場向里，右側區域圓心為o2，磁場向外．兩區域切點為c.今有質量m＝3.
2×10－26 kg、帶電荷量q＝1.6×10－19 c的某種離子，從左側區域邊緣的a點以速度v＝106 m/s正對o1的方向垂直磁場射入，它將穿越c點後再從右側區域穿出．求：
圖9(1)該離子通過兩磁場區域所用的時間；
(2)離子離開右側區域的出射點偏離最初入射方向的側移距離(側移距離指垂直初速度方向上移動的距離)．
[規範思維]
三、帶電粒子在有界勻強磁場中運動的臨界問題
1．解決此類問題的關鍵是：找準臨界點．
2．找臨界點的方法是：
以題目中的「恰好」「最大」「最高」「至少」等詞語為突破口，借助半徑r和速度v(或磁場b)之間的約束關係進行動態運動軌跡分析，確定軌跡圓和邊界的關係，找出臨界點，然後利用數學方法求解極值，常用結論如下：
(1)剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切．
(2)當速度v一定時，弧長(或弦長)越長，圓周角越大，則帶電粒子在有界磁場中運動的時間越長．
(3)當速率v變化時，圓周角越大，運動時間越長．
【例4】 (2011·廣東·35)如圖10(a)所示，在以o為圓心，內外半徑分別為r1和r2的圓環區域內，存在輻射狀電場和垂直紙面的勻強磁場，內外圓間的電勢差u為常量，r1＝r0，r2＝3r0.一電荷量為＋q，質量為m的粒子從內圓上的a點進入該區域，不計重力．
(1)已知粒子從外圓上以速度v1射出，求粒子在a點的初速度v0的大小．
(2)若撤去電場，如圖10(b)，已知粒子從oa延長線與外圓的交點c以速度v2射出，方向與oa延長線成45°角，求磁感應強度的大小及粒子在磁場中運動的時間．
(3)在圖10(b)中，若粒子從a點進入磁場，速度大小為v3，方向不確定，要使粒子一定能夠從外圓射出，磁感應強度應小於多少？
圖10[規範思維]
【基礎演練】
1．(2011·河南鄭州月考)在高緯度地區的高空，大氣稀薄，常出現五顏六色的弧狀、帶狀或幕狀的極其美麗壯觀的發光現象，這就是我們常說的「極光」．「極光」是由太陽發射的高速帶電粒子受地磁場的影響，進入兩極附近時，撞擊並激發高空中的空氣分子和原子引起的．假如我們在北極地區忽然發現正上方的高空出現了射向地球的沿順時針方向生成的紫色弧狀極光(顯示帶電粒子的運動軌跡)．則關於引起這一現象的高速帶電粒子的電性及弧狀極光的彎曲程度的說法中，正確的是( )
a．高速粒子帶負電b．高速粒子帶正電
c．軌跡半徑逐漸減小d．軌跡半徑逐漸增大
圖112．真空中兩根長直金屬導線平行放置，其中一根導線中通有恆定電流．在兩導線所確定的平面內，一電子從p點運動的軌跡的一部分如圖11中的曲線pq所示，則一定是( )
a．ab導線中通有從a到b方向的電流
b．ab導線中通有從b到a方向的電流
c．cd導線中通有從c到d方向的電流
d．cd導線中通有從d到c方向的電流
圖123．(全國高考)如圖12所示，一帶負電的質點在固定的正的點電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運動，週期為t0，軌道平面位於紙面內，質點的速度方向如圖中箭頭所示．現加一垂直於軌道平面的勻強磁場，已知軌道半徑並不因此而改變，則( )
a．若磁場方向指向紙裡，質點運動的週期將大於t0
b．若磁場方向指向紙裡，質點運動的週期將小於t0
c．若磁場方向指向紙外，質點運動的週期將大於t0
d．若磁場方向指向紙外，質點運動的週期將小於t0
4.圖13
如圖13所示，圓柱形區域的橫截面．在沒有磁場的情況下，帶電粒子(不計重力)以某一初速度沿截面直徑方向入射時，穿過此區域的時間為t；若該區域加沿軸線方向的勻強磁場，磁感應強度為b，帶電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入射，粒子飛出此區域時，速度方向偏轉了.根據上述條件可求得的物理量為( )
a．帶電粒子的初速度
b．帶電粒子在磁場中運動的半徑
c．帶電粒子在磁場中運動的週期
d．帶電粒子的比荷
5.圖14
迴旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖14所示，它的核心部分是兩個d形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連線，在兩盒間的窄縫中形成交變電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速．兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直於盒底面，帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反覆被加速，直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出，如果用同一迴旋加速器分別加速氚核(h)和α粒子(he)，比較它們所加的高頻交流電源的週期和獲得的最大動能的大小，可知( )
第八章第2講磁場對運動電荷的作用課時知能訓練
課時知能訓練 一 選擇題 本題共10小題，每小題7分，共70分 在每小題給出的四個選項中，有的只有乙個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得7分，選對但不全的得4分，有選錯的得0分 圖8 2 23 1 2011 濰坊模擬 如圖8 2 23所示，電子束沿垂直於螢光屏的方向做直線運動，為使電子打在螢...
第八章學案
第八章磁場 學案39 磁場及其描述 一 概念規律題組 1 地球是乙個大磁體 在地面上放置乙個小磁針，小磁針的南極指向地磁場的南極 地磁場的北極在地理南極附近 赤道附近地磁場的方向和地面平行 北半球地磁場方向相對地面是斜向上的 地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的 以上關於地磁場的描述正確的是 ...
第八章運動和力複習學案
一 知識梳理 一 牛頓第一定律 1 阻力對物體運動的影響 讓同一小車從同一斜面的同一高度自由滑下，控制變數法 是為了使小車滑到斜面底端時有相同的 阻力的大小用小車在木板上滑動的 來體現 化法 結論 平面越光滑，小車運動的距離越 受到的阻力越 速度減小得越 實驗推理 如果運動物體不受力，它將永遠 2 ...