【创新设计】2013-2014学年高中物理人教版选修3-1第3章3-5运动电荷在磁场中受到的力

射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条 直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图3－6－3乙所示，P为入
射点，M为出射点)．
图3－6－3
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说明
具体问题应具体分析，不同题目中关于圆心位置的
确定方法不尽相同，以上只是给出了确定圆心的最基本的方
2d (3) 2n＋1v1
mv2① (3)带电粒子进入质谱仪的偏转磁场，洛伦兹力提供向心力：
qvB
mv2 ＝ ② r
(4)由①②两式可以求出粒子的 比荷 、 质量 、 磁感应强
度 等．
(5)质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析 同位素．
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2 回旋加速器 (1)原理图：如图3－6－2所示． (2)回旋加速器的核心部件是 半圆金属盒 ． 运动的周期 不变 ．
图3－6－2
(3)粒子每经过一次加速，其轨道半径就 增大 ，粒子绕圆周
q2B2R2 mv 1 2 (4)由qvB＝ 和Ek＝ mv 得Ek＝ 2m R 2
2
，即粒子在回
旋加速器中获得的最大动能与q、m、B、R有关，与加速电压无 关．
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一、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的处理方 法 在研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律时，着 重把握“一找圆心，二找半径，三找周期或时间”的方法． (1)圆心和半径的确定：带电粒子进入一个有界磁场后的轨 道是一段圆弧，如何确定圆心是解决问题的前提，也是解题 的关键．首先，应有一个最基本的思路：即圆心一定在与速 度方向垂直的直线上．
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磁场边界自O点射入匀强磁场中后分成了3束，其运
动轨迹如图，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计 粒子的重力作用，已v知1 OA=OvC2/2︰=ODv/33，=＿则＿这＿＿三＿束粒
子的速率之比
︰
电荷的匀强磁场中的三种运动形式
如运动电荷在匀强磁场中除洛仑兹力外其他力均忽略 不计（或均被平衡）
(1)当υ∥B时，所受洛仑兹力为零，做匀速直线运动；
等距螺旋
例题
氘都核垂(直12 H磁场)、方氚向核入( 射13 H同)一、匀氦强核磁( 24场He，) 求以下几种情况下，它们轨道半径之 比及周期之比各是多少？（1）以相同 速率射入磁场；（2）以相同动能射入 磁场．
带电粒子做圆周运动的分析方法－ 圆心的确定
（１）已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分 别作垂直与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
3.5《运动电荷在磁场中 受到的力》
教学目标
（一）知识与技能
1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培 力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断---左手定则。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.
2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与 磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方 向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.
3、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。培养学生的间想像能力。
（三）情感态度与价值观
使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的 共性的认识事物的一种重要的科学方法.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。

底端时的速度为v.若在空间加上一个垂直纸面向外的磁场，则物体
栏
滑到底端时的速度将(A)
目
链
A．大于v B．小于v C．等于v D．不能确定
接
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解析：若在空间加上一个垂直纸面向外的磁场，在物体向下滑
A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0 B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0 C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0 D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0
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【审题指导】(1)对质点受力分析，列出库仑定律和向心力的表
达式．
(2)利用左手定则判断加磁场后洛伦兹力的方向，由洛伦兹力的
故正确选项为C、D.
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4
知识点二 洛仑兹力的大小
1．推导洛伦兹力公式． 如图所示，设导线长度为L，通电电流I，导线单位体积内的分 子数为n，横截面积为S，电荷定向移动速度为v，每个电荷带电荷 量为q.
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5
电流微观表达式：I＝nqvS
由通电导线在磁场中受安培力的实验公式：F安＝BIL.
解析：电视机显像管、普通电脑显示器工作原理都是利用磁场 链
接
使电子束偏转后打到荧光屏上发光的，故A、D对．示波器的示波管
的工作原理是利用了电场对电子束的偏转工作的，故B错．液晶显
示器是利用了液晶的特性显示信息，故C错．
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题型一 洛仑兹力的方向和大小
如右图所示，一带负电的质点在固定的正点电荷作用下绕该 正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的 速度方向如图中箭头所示．现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已 知轨道半径并不因此而改变，则( )

高中物理学习材料3-5运动电荷在磁场中受到的力基础夯实1．(2011·遵义高二检测)关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是( )A．电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止在磁场中，也可能受到洛伦兹力B．电场力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功C．电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上D．只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用答案：D解析：静止在磁场中的电荷不可能受到洛伦兹力，A错；尽管电场力对电荷可以做功，但如果电荷在电场中不动或沿等势面移动，电场力做功为零，B错；洛伦兹力的方向与磁感线垂直，与运动方向垂直，C错。

只有D是正确的。

2．(2011·黄山高二检测)下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是( )答案：B解析：根据左手定则，A中F方向应向上，B中F方向应向下，故A错、B对。

C、D中都是v∥B，F＝0，故C、D都错。

3.长直导线AB附近，有一带正电的小球，用绝缘丝线悬挂在M点，当导线AB通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是( ) A．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸里B．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸外C．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直向左D．小球不受磁场力作用答案：D解析：电场对其中的静止电荷、运动电荷都有力的作用，而磁场只对其中的运动电荷才有力的作用，且运动方向不能与磁场方向平行，所以D选项正确。

4．在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图甲所示。

圆形区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，而不加磁场时，电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点。

为了使屏幕上出现一条以M为中心的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是乙中的( )答案：B解析：由题意知，要想得到以M为中点的亮线PQ，磁场的感应强度B随时间t变化时，应有方向改变，故C、D错误。