磁场对运动电荷的作用 (磁场对运动电荷的作用力怎么算)

洛伦兹力的方向和大小

1.洛伦兹力

(1)定义:( )在磁场中受到的力.

(2)与安培力的关系:通电导线在磁场中受到的安培力是( )的宏观表现.

2.洛伦兹力的方向

左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让( )从掌心垂直进入,并使( ) 指向正电荷运动的方向,这时( )所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向( )

一、带电粒子在匀强磁场中的运动的两个公式

1、向心力公式:qvB= 轨道半径公式:r=.

2、运动周期公式:T=. 运动时间公式:t=T.

注意:粒子运动的轨迹半径与速率有关,周期与速率无关.

二、圆心的确定方法

方法1:如图甲:作两个速度方向的垂线,交点即为圆心.

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

方法2:如图乙:作速度方向的垂线和弦的垂直平分线,交点即为圆心.

三、带电粒子在磁场运动中的三个特殊规律

1.直线边界(进出磁场具有对称性):

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

2.圆形边界:(径向进入径向射出)

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

带正电粒子沿径向射入磁场,必沿径向射出磁场,速度的偏转角φ等于该圆弧轨迹所对应的圆心角∠AO′B.轨迹圆心与磁场圆心的连线OO′垂直弦AB,且为∠AO′B的平分线.

四、直线边界

从某一直线边界射入的粒子,再从这一边界射出时,速度与边界的夹角相等,如图1所示.

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

图1

2.平行边界

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

图2

3.圆形边界:在圆形磁场区域内,沿半径方向射入的粒子,必沿半径方向射出,如图3所示.

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

图3

  1. 单项选择题

1.关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动,下列说法正确的是(  )

A.带电粒子飞入匀强磁场后,一定做匀速圆周运动

B.带电粒子飞入匀强电场后,一定做匀变速直线运动

C.将带电粒子在匀强电场中由静止释放,粒子将会做匀加速直线运动

D.将带电粒子在匀强磁场中由静止释放,粒子将会做匀速圆周运动

2.图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面积位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相等的电流,方向如图所示。一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向里运动,它所受洛伦兹力的方向是( )

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

A.向左 B.向右 C.向上 D.向下

3.如图所示,直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场,电子1从磁场边界上的a点垂直MN和磁场方向射入磁场,经t1时间从b点离开磁场。之后电子2也由a点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场,则为t1:t2=(  )

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

A.3 B.2 C. D.

4.如图所示,一根足够长的光滑绝缘杆MN,与水平面的夹角为37°,固定在竖直平面内,磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间,杆与磁场方向垂直。质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时,对杆有垂直杆向下的压力作用,压力大小为0.4mg。已知小环的电荷量为q,重力加速度大小为g,则小环滑到P处时的速度大小为()

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

A. B. C. D.

5.如图,虚线上方空间分布着垂直纸面向里的匀强磁场,在纸面内沿不同的方向从粒子源O先后发射速率均为v的质子和α粒子,质子和α粒子同时到达P点。已知OP=l,α粒子沿与PO成30°角的方向入射,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,则下列说法正确的是(  )

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

A.质子在磁场中运动的半径为

B.α粒子在磁场中运动的半径为

C.质子在磁场中运动的时间为

D.质子和α粒子发射的时间间隔为

6.如图所示,一束电子的电荷量为e,以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,穿出磁场时的速度方向与原来电子入射方向的夹角是30°,求:

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

(1)电子的质量;

(2)电子穿过磁场的时间。

7.图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B。一质量为m的带电粒子从平板上狭缝O处以垂直于平板的初速v垂直射入磁场区域,最后到达平板上的P点。已知B、v以及P到O的距离L,不计重力,求:

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

(1)该带电粒子的电性;

(2)此粒子的电荷量。

8.如图所示,直角坐标系xOy处于垂直坐标平面向里的磁场中,y<0区域匀强磁场的磁感应强度大小为B,y>0区域匀强磁场的磁感应强度大小为2B。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从坐标原点O沿y轴正方向以速度v运动,不计粒子重力。求:

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

(1)粒子从O点出发第一次到达x轴所经过的时间;

(2)粒子第一次到达y轴的位置到O点的距离。

9.如图所示,在一个半径为R、圆心为O的圆形区域内分布着垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的带正电荷的粒子从磁场的边缘A点沿AO方向射入磁场,从磁场边缘的另一点D离开磁场。已知A、D两点间的距离为R,不计粒子重力,求:

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

(1)粒子做圆周运动的半径r;

(2)粒子射入磁场时的速度大小v;

(3)粒子在磁场中运动的时间t。

10. 如图所示,在平面直角坐标系 xOy 内,第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿 y 轴正方向的匀强电场,第Ⅰ、Ⅳ象限内存在半径为 L 的圆形匀强磁场,磁场圆心在 M ( L ,0)点,磁场方向垂直于坐标平面向外。一带正电粒子从第Ⅲ象限中的 Q (-2 L ,- L )点以速度 v 0沿 x 轴正方向射入,恰好从坐标原点 O 进入磁场,从 P (2 L ,0)点射出磁场,不计粒子重力,求:

磁场对运动电荷的作用实验,磁场对运动电荷的吸引力

(1)电场强度与磁感应强度大小的比值;

(2)粒子在磁场与电场中运动时间的比值。