2025版高中物理：第十一章 磁场 安培力与洛伦兹力第2讲 磁场对运动电荷的作用

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第2讲
　
磁场对运动电荷的作用
对应学生用书 P250
考点一
　
洛伦兹力的理解及应用
1.洛伦兹力的大小
(1)v∥B时,洛伦兹力 F=①
　　　　
。(θ=0°或180°)
(2)v⊥B时,洛伦兹力 F=②
　　　　
。(θ=90°)
(3)v=0时,洛伦兹力 F=③
　　　　
。
2.洛伦兹力的方向
(1)判定方法
左手定则:
掌心——磁感线
④　　　　
穿入掌心。
四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的
⑤　　　　
。
拇指——指向
⑥　　　　
的方向。
(2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于 B和v决定的
⑦　　　　
。
　　
答案
　①
0
　②
qvB
　③
0
　④
垂直
　⑤
反方向
　⑥
洛伦兹力
　⑦
平面
　　
如图所示,磁场的磁感应强度为 B。设磁场中有一段通电导线,横截面积为 S,单位体积中含有的自由电荷数为 n,每个
自由电荷的电荷量为 q且定向移动的速率为 v。请思考:
(1)图中一段长度为 vt 的导线在磁场中所受安培力为多大?
(2)每个自由电荷所受洛伦兹力为多大?
　　
答案
　
(1)nqv2StB
　
(2)qvB
解析
　
(1)F安=IlB,l=vt,I=
Nq
t
,N=nSl,解得 F安=nqv2StB。
(2)F洛=
F安
N
=qvB。
洛伦兹力的特点
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角度 1
　
洛伦兹力的方向
如图所示,在探究洛伦兹力方向的实验中,阴极射线管电子枪发出的电子打在荧光屏正中央形成一个亮斑。通
过匀强磁场改变荧光屏上亮斑的位置,来判断洛伦兹力的方向,从正前方观察,下列磁场方向和对应亮斑的位置正确
的是(
　　
)。
　
A
　
　　　　
B
　　　　　
C
　　　　　
D
　　
答案
　
A
解析
　
根据左手定则,可知施加沿 X'X 方向的磁场,电子受到指向 Y'方向的洛伦兹力;施加沿 Y'Y 方向的磁场,电
子受到指向 X方向的洛伦兹力;施加沿 XX'方向的磁场,电子受到指向 Y方向的洛伦兹力;施加沿 YY'方向的磁场,电子
受到指向 X'方向的洛伦兹力。故 A项正确。
角度 2
　
洛伦兹力的大小
(多选)如图所示,空间有一方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为 0.5 T 的匀强磁场,一质量为 0.2 kg 且足够
长的绝缘木板静止在光滑水平面上,在木板左端放置一质量为 0.1 kg、带电荷量 q=+0.2 C 的滑块,滑块与绝缘木
板之间的动摩擦因数为 0.5,滑块受到的最大静摩擦力大小可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左、
大小为 0.6 N 的恒力,重力加速度 g取10 m/s2,则(
　　
)。
A.木板和滑块一直做加速度为 2 m/s2的匀加速运动
B.滑块开始做匀加速直线运动,然后做加速度减小的变加速运动,最后做匀速运动
C.最终木板做加速度为 2 m/s2的匀加速直线运动,滑块做速度为 10 m/s 的匀速直线运动
D.最终木板做加速度为 3 m/s2的匀加速直线运动,滑块做速度为 10 m/s 的匀速直线运动
　　
答案
　
BD
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解析
　
由于滑块与木板间的动摩擦因数为 0.5,静摩擦力能对滑块提供的最大加速度为 5 m/s2,所以当 0.6 N 的
恒力作用于木板时,系统开始以 a=
F
M+m
=2 m/s2的加速度一起运动;在滑块获得向左运动的速度以后磁场对其有
竖直向上的洛伦兹力,当0<μ(mg-qvB)<ma 时,滑块与木板的加速度不能保持一致,此后 a滑=
μ(mg-qvB )
m
,随着
速度的增加,a滑减小;当洛伦兹力和滑块重力大小相等时,滑块与木板之间的弹力为零,此时有 Bqv=mg,解得 v=10
m/s,此时摩擦力消失,滑块做匀速直线运动,而木板在恒力作用下做匀加速直线运动,a'=
F
M
=3 m/s2。综上可知,
A、C两项错误,B、D两项正确。
考点二
　
带电粒子在磁场中的圆周运动的基本处理方法
1.若v∥B,带电粒子以入射速度 v做
①　　　
运动。
2.若v⊥B,带电粒子在垂直于磁感线的平面内,以入射速率 v做
②　　　　
运动。
3.基本公式
(1)轨迹半径:r=③
　　　　
。
(2)周期:T=
=④
　　　　
。
(3)动能:Ek=
1
2
mv2=
p2
2m
=
B2q2r2
2m
。
　　
答案
　①
匀速直线
　②
匀速圆周
　③
mv
Bq
　④
2π m
qB
　　
如图所示,洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等部分组成,励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线
圈,它能够在两线圈之间产生匀强磁场。电子枪可以发射电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体,在电子束通过时能够显
示电子的径迹。若电子枪沿垂直磁场方向发射电子,给励磁线圈通电后,能看到电子束的径迹呈圆形。调节电子枪的
加速电压可以改变电子的发射速度,调节励磁线圈的电流可以改变磁感应强度。请思考:
　　
(1)只增大电子枪的加速电压,电子的运动周期怎样变化?电子束的轨道半径怎样变化?
(2)只增大励磁线圈中的电流,电子的运动周期怎样变化?电子束的轨道半径怎样变化?
　　
答案
　
(1)只增大电子枪的加速电压,电子的运动周期不变,电子束的轨道半径变大。(2)只增大励磁线圈中的电
流,电子的运动周期变短,电子束的轨道半径变小。
1.特点
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摘要：

第2讲　磁场对运动电荷的作用对应学生用书P250考点一　洛伦兹力的理解及应用1.洛伦兹力的大小(1)v∥B时,洛伦兹力F=①　　　　。(θ=0°或180°) (2)v⊥B时,洛伦兹力F=②　　　　。(θ=90°) (3)v=0时,洛伦兹力F=③　　　　。 2.洛伦兹力的方向(1)判定方法左手定则:掌心——磁感线④　　　　穿入掌心。 四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的⑤　　　　。 拇指——指向⑥　　　　的方向。 (2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的⑦　　　　。 　　答案　①0　②qvB　③0　④垂直　⑤反方向　⑥洛伦兹力　⑦平面　　如图所示,磁场的磁感应强度为B。设磁场...

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