2020届高三物理一轮教案洛伦兹力带电粒子在磁场中的运动
高三物理下册《带电粒子在磁场中的运动》教案、教学设计
（四）课堂练习
1.设计习题：针对本节课的教学重难点，设计不同难度的习题，让学生进行课堂练习。
2.解题指导：引导学生运用所学知识解决实际问题，提醒学生注意解题方法和技巧。
3.评价反馈：及时批改学生作业，针对学生存在的问题进行个别辅导，提高学生的解题能力。
5.作业批改要及时，针对学生的错误进行个别辅导，帮助学生查漏补缺，提高学习效果。
4.引导学生关注我国在相关领域的发展动态，培养学生的爱国情怀和民族自豪感。
二、学情分析
针对高三物理下册《带电粒子在磁场中的运动》这一章节，考虑到学生已经掌握了电磁学基础知识，如库仑定律、电场力等，具备了一定的物理思维和数学计算能力。但在学习带电粒子在磁场中的运动时，学生可能会遇到以下困难：对洛伦兹力概念的理解不够深入，难以将理论应用于实际问题；在处理复杂磁场问题时，缺乏有效的分析方法；对于物理现象背后的科学本质认识不足。因此，在教学过程中，应关注以下几点：
作业布置要求：
1.作业量适中，避免过量作业导致学生负担过重，影响学习效果。
2.作业难度分层，针对不同层次的学生，设计不同难度的题目，使每个学生都能在作业中找到适合自己的挑战。
3.强调作业的完成质量，要求学生认真书写、规范作图，养成良好的学习习惯。
4.鼓励学生相互讨论、合作完成作业，培养学生的团队协作能力和交流沟通能力。
三、教学重难点和教学设想
（一）教学重难点
1.重点：带电粒子在磁场中运动的规律、洛伦兹力的计算和应用。
2.难点：理解洛伦兹力方向与带电粒子运动轨迹之间的关系；解决复杂磁场中带电粒子的运动问题。
（二）教学设想
1.教学方法：
-采用问题驱动的教学方法，引导学生通过观察、实验、分析等过程，主动探究带电粒子在磁场中运动的规律。
(完整版)高考物理带电粒子在磁场中的运动解析归纳
难点之九：带电粒子在磁场中的运动一、难点突破策略（一）明确带电粒子在磁场中的受力特点1. 产生洛伦兹力的条件：①电荷对磁场有相对运动．磁场对与其相对静止的电荷不会产生洛伦兹力作用．②电荷的运动速度方向与磁场方向不平行． 2. 洛伦兹力大小：当电荷运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力f=0；当电荷运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大，f=qυB ；当电荷运动方向与磁场方向有夹角θ时，洛伦兹力f= qυB ·sin θ3. 洛伦兹力的方向：洛伦兹力方向用左手定则判断 4. 洛伦兹力不做功．（二）明确带电粒子在匀强磁场中的运动规律带电粒子在只受洛伦兹力作用的条件下：1. 若带电粒子沿磁场方向射入磁场，即粒子速度方向与磁场方向平行，θ＝0°或180°时，带电粒子粒子在磁场中以速度υ做匀速直线运动．2. 若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向垂直，即θ＝90°时，带电粒子在匀强磁场中以入射速度υ做匀速圆周运动．①向心力由洛伦兹力提供：R v mqvB 2=②轨道半径公式：qBmvR =③周期：qB m 2v R 2T π=π=，可见T 只与q m有关，与v 、R 无关。
（三）充分运用数学知识（尤其是几何中的圆知识，切线、弦、相交、相切、磁场的圆、轨迹的圆）构建粒子运动的物理学模型，归纳带电粒子在磁场中的题目类型，总结得出求解此类问题的一般方法与规律。
1. “带电粒子在匀强磁场中的圆周运动”的基本型问题（1）定圆心、定半径、定转过的圆心角是解决这类问题的前提。
确定半径和给定的几何量之间的关系是解题的基础，有时需要建立运动时间t 和转过的圆心角α之间的关系（T 2t T 360t πα=α=或）作为辅助。
圆心的确定，通常有以下两种方法。
① 已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点作垂直于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（如图9-1中P 为入射点，M 为出射点）。
带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计人教课标版(优秀教案)
第节 带电粒子在匀强磁场中的运动教学步骤回答：平抛和匀速圆周运动．在此学生很有可能根据带电粒子进入匀强电场做平抛运动的经验，误认为带电粒子垂直进入匀强磁场也做平抛运动．在这里不管学生回答 正确与错误，都应马上追问：为什么？引导学生思考，自己得出正确答 案．．介绍并观察演示实验：带电粒子在磁场中的运动──洛仑兹力演 示仪．和匀强磁场中，它们将做什么运动？ （如图所示）提出问题：引 发学生思考， 为后面的教学 抛砖引玉导 入 新 课．复习提问：如图所示，当带电粒子以速度分别垂直进入匀强电场新课教学．带电粒子垂直进入匀强磁场的轨迹（板书）提问：①洛在什么平面内？它与的方位关系怎样？② 洛对运动电荷是否做功？③洛对运动电荷的运动起何作用？④带电粒子在磁场中的运动具有什么特点？结论：（板书）①带电粒子垂直进入匀强磁场，其初速度与磁场垂直，根据左手定则，其受洛仑兹力的方向也跟磁场方向垂直，并与初速度方向都在同一垂直磁场的平面内，所以粒子只能在该平面内运动．②洛仑兹力总是跟带电粒子的运动方向垂直，它只改变粒子运动的方向，不改变粒子速度的大小，所以粒子在磁场中运动的速率是恒定的，这时洛仑兹力的大小也是恒定的．③洛仑兹力对运动粒子不做功．④洛仑兹力对运动粒子起着向心力的作用，因此粒子的运动一定是匀速圆周运动．．带电粒子在磁场中运动的轨道半径提问：①带电粒子做匀速圆周运动时，什么力作为向心力？心洛（）②做匀速圆周运动的物体所受的向心力心与物体质量、速度和半径的关系如何？心／（）进而由学生自己推出讨论：①粒子运动轨道半径与哪些因素有关，关系如何？②质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的动量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？③速度相同，荷质比不同的带电粒子垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？④在同一磁场中做半径相等的圆周运动的氢、氦原子核，哪个运动速度大？通过学生的回答，展开讨论，让同学自己得出正确的答案，强化上节所学知识── 洛仑兹力产生条件，洛仑兹力大小、方向的计算和判断方法．通过讨论对刚才的结论有更深的认识粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为 2mu / qB 2故到的距离为： 2mu / qB 2教师讲解：和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，∝ m ，而且这些个q量中，、、可以直接测量，那么，我们可以用装置来测量电荷的荷质比。
洛伦兹力 一轮复习教案带电粒子在匀强磁场中的运动1
年级：高三理科目：物理授课人：
课题
第二讲洛伦兹力带电粒子在匀强磁场中的运动1
第课时
三维目
1、
2、
重点
1、
2、
中心发
言人
陈熠
难点
教具
课型
课时页
教
学
过
程
教
学
过
程
1．洛伦兹力：
2．洛伦兹力的方向
(1)判定方法：左手定则：
掌心——磁感线垂直穿入掌心；
四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；
拇指——指向洛伦兹力的方向．
(2)方向特点：
3．洛伦兹力的大小
(1)v∥B时，洛伦兹力F＝0.(θ＝0°或180°)
(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB.(θ＝90°)
(3)v＝0时，洛伦兹力F＝0.
4．洛伦兹力的特点
1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动．
2．若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动．
3．半径和周期公式：(v⊥B)
基础自测．
小结
作业：随堂演练
教后
反思
审核人签字：年月日
高三物理一轮复习资料【带电粒子在匀强磁场中的运动】
高三物理一轮复习资料【带电粒子在匀强磁场中的运动】 [考点分析]1．命题特点：带电粒子在匀强磁场中的运动是等级考命题的热点问题，对此部分内容的考查以带电粒子在各类有界匀强磁场中的运动为主，题型有选择也有计算，难度中等偏上．2．思想方法：对称法、图解法、模型法等．[知能必备]1．单边界磁场问题的对称性带电粒子在单边界匀强磁场中的运动一般都具有对称性，可总结为：单边进出(即从同一直线边界进出)，等角进出，如图所示．2．缩放圆法的应用技巧当带电粒子以任一速度沿特定方向射入匀强磁场时，它们的速度v0越大，在磁场中做圆周运动的轨道半径也越大，它们运动轨迹的圆心在垂直速度方向的直线PP′上，此时可以用“缩放圆法”分析——以入射点为定点，圆心位于直线PP′上，将半径缩放作粒子的运动轨迹，从而探索出临界条件．3．带电粒子在磁场中运动产生多解的原因[真题再练]1. (多选)如图所示，在Oxy 平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B 的匀强磁场．一带电粒子从y 轴上的M 点射入磁场，速度方向与y 轴正方向的夹角θ＝45°.粒子经过磁场偏转后在N 点(图中未画出)垂直穿过x 轴．已知OM ＝a ，粒子电荷量为q ，质量为m ，重力不计．则( )A ．粒子带负电荷B ．粒子速度大小为qBamC ．粒子在磁场中运动的轨道半径为aD ．N 与O 点相距(2＋1)a解析：AD 由左手定则，分析粒子在M 点受的洛伦兹力，可知粒子带负电，选项A 正确；粒子的运动轨迹如图所示，O ′为粒子做匀速圆周运动的圆心，其轨道半径R ＝2a ，选项C 错误；由q v B ＝m v 2R ，可求出v ＝2qBa m ，选项B 错误；由图可知，ON ＝a ＋2a ＝(2＋1)a ，选项D 正确．2.如图，在0≤x ≤h ，－∞<y <＋∞区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B 的大小可调，方向不变．一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子以速度v 0从磁场区域左侧沿x 轴进入磁场，不计重力．(1)若粒子经磁场偏转后穿过y 轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度的最小值B m ；(2)如果磁感应强度大小为B m2，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场．求粒子在该点的运动方向与x 轴正方向的夹角及该点到x 轴的距离．解析：(1)由题意，粒子刚进入磁场时应受到方向向上的洛伦兹力，因此磁场方向垂直于纸面向里．设粒子进入磁场中做圆周运动的半径为R ，根据洛伦兹力公式和圆周运动规律，有q v 0B ＝m v 20R①由此可得R ＝m v 0qB②粒子穿过y 轴正半轴离开磁场，其在磁场中做圆周运动的圆心在y 轴正半轴上，半径应满足R ≤h ③由题意，当磁感应强度大小为B m 时，粒子的运动半径最大，由此得B m ＝m v 0qh④ (2)若磁感应强度大小为B m2，粒子做圆周运动的圆心仍在y 轴正半轴上，由②④式可得，此时圆弧半径为R ′ ＝2h ⑤粒子会穿过图中P 点离开磁场，运动轨迹如图所示．设粒子在P 点的运动方向与x 轴正方向的夹角为α，由几何关系sin α＝h 2h ＝12⑥即α＝π6⑦由几何关系可得，P 点与x 轴的距离为 y ＝2h (1－cos α)⑧联立⑦⑧式得y ＝ (2－3)h ⑨ 答案：(1)磁场方向垂直于纸面向里 m v 0qh(2)π6(2－3)h带电粒子在匀强磁场中运动问题的解题流程[精选模拟]视角1：带电粒子在匀强磁场中运动的临界、极值问题1．(多选)如图所示，S 处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN 垂直于纸面，在纸面内的长度L ＝9.1 cm ，中点O 与S 间的距离d ＝4.55 cm ，MN 与SO 直线的夹角为θ，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B ＝2.0×10－4 T ，电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电荷量e ＝1.6×10－19C ，不计电子重力，电子源发射速度v ＝1.6×106 m/s 的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l ，则( )A ．θ＝90°时，l ＝9.1 cmB ．θ＝60°时，l ＝9.1 cmC ．θ＝45°时，l ＝4.55 cmD ．θ＝30°时，l ＝4.55 cm解析：AD 电子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力：e v B ＝m v 2R ，R ＝m v Be＝4.55×10－2 m ＝4.55 cm ＝L2，θ＝90°时，击中板的范围如图甲，l ＝2R ＝9.1 cm ，选项A 正确；θ＝60°时，击中板的范围如图乙所示，l ＜2R ＝9.1 cm ，选项B 错误；θ＝30°，如图丙所示，l ＝R ＝4.55 cm ，当θ＝45°时，击中板的范围如图丁所示，l ＞R (R ＝4.55 cm)，故选项D 正确，选项C 错误．2.如图所示，竖直线MN ∥PQ ，MN 与PQ 间距离为a ，其间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，O 是MN 上一点，O 处有一粒子源，某时刻放出大量速率均为v (方向均垂直磁场方向)、比荷一定的带负电粒子(粒子重力及粒子间的相互作用力不计)，已知沿图中与MN 成θ＝60°角射入的粒子恰好垂直PQ 射出磁场，则粒子在磁场中运动的最长时间为( )A.πa3v B ．23πa 3vC.4πa 3vD ．2πa v解析：C 当θ＝60°时，粒子的运动轨迹如图甲所示，则a ＝R sin 30°，即R ＝2a .设带电粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为α，则其在磁场中运行的时间为t ＝α2πT ，即α越大，粒子在磁场中运行时间越长，α最大时粒子的运行轨迹恰好与磁场的右边界相切，如图乙所示，因R ＝2a ，此时圆心角αm 为120°，即最长运行时间为T 3，而T ＝2πR v ＝4πav ，所以粒子在磁场中运动的最长时间为4πa3v，C 正确．3．如图是某屏蔽高能粒子辐射的装置，铅盒左侧面中心O 有一放射源可通过铅盒右侧面的狭缝MQ 向外辐射α粒子，铅盒右侧有一左右边界平行的匀强磁场区域．过O 的截面MNPQ 位于垂直磁场的平面内，OH 垂直于MQ .已知∠MOH ＝∠QOH ＝53°.α粒子质量m ＝6.64×10－27kg ，电量q ＝3.20×10－19C ，速率v ＝1.28×107m/s ；磁场的磁感应强度B＝0.664 T ，方向垂直于纸面向里；粒子重力不计，忽略粒子间的相互作用及相对论效应，sin 53°＝0.80，cos 53°＝0.60.(1)求垂直于磁场边界向左射出磁场的粒子在磁场中运动的时间t ；(2)若所有粒子均不能从磁场右边界穿出，达到屏蔽作用，求磁场区域的最小宽度d . 解析：(1)粒子在磁场内做匀速圆周运动，则T ＝2πmqB垂直于磁场边界向左射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为：t ＝T2代入数据解得：t ＝π32×10－6 s ≈9.81×10－8 s.(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，q v B ＝m v 2R沿OQ 方向进入磁场的粒子运动轨迹与磁场右边界相切，则所有粒子均不能从磁场的右边界射出，如图所示，由几何关系可得：d ＝R ＋R sin 53° 代入数据可得：d ＝0.72 m. 答案：(1)9.81×10－8 s (2)0.72 m视角2：带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题4．(多选)长为l 的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为B ，板间距离也为l ，板不带电，现有质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是( )A ．使粒子的速度v ＜Bql4mB ．使粒子的速度v ＞5Bql4mC ．使粒子的速度v ＞BqlmD ．使粒子的速度v 满足Bql 4m ＜v ＜5Bql4m解析：AB 带电粒子刚好打在极板右边缘，有r 21＝⎝⎛⎭⎫r 1－l 22＋l 2，又因r 1＝m v 1Bq ，解得v 1＝5Bql 4m ；粒子刚好打在极板左边缘，有r 2＝l 4＝m v 2Bq ，解得v 2＝Bql4m，故A 、B 正确．。
2020届高考物理一轮复习检测：第十一章_磁场_第4讲_带电粒子在复合场中运动的实际应用(含答案)
第4讲带电粒子在复合场中运动的实际应用基础巩固1.(2017北京东城一模,18)如图所示是磁流体发电机的示意图,两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。
一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)沿垂直于磁场的方向喷入磁场。
把P、Q与电阻R相连接。
下列说法正确的是( )A.Q板的电势高于P板的电势B.R中有由b向a方向的电流C.若只改变磁场强弱,R中电流保持不变D.若只增大粒子入射速度,R中电流增大2.(2017北京朝阳二模,20)2016年诺贝尔物理学奖颁发给了三位美国科学家,以表彰他们将拓扑概念应用于物理研究所做的贡献。
我们知道,按导电性能不同传统材料大致可分为导体和绝缘体两类,而拓扑绝缘体性质独特,它是一种边界上导电、体内绝缘的新型量子材料。
例如,在通常条件下石墨烯正常导电,但在温度极低、外加强磁场的情况下,其电导率(即电阻率的倒数)突然不能连续改变,而是成倍变化,此即量子霍尔效应(关于霍尔效应,可见下文注释)。
在这种情况下,电流只会流经石墨烯边缘,其内部绝缘,导电过程不会发热,石墨烯变身为拓扑绝缘体。
但由于产生量子霍尔效应需要极低温度和强磁场的条件,所以其低能耗的优点很难被推广应用。
2012年10月,由清华大学薛其坤院士领衔的中国团队,首次在实验中发现了量子反常霍尔效应,被称为中国“诺贝尔奖级的发现”。
量子反常霍尔效应不需要外加强磁场,所需磁场由材料本身的自发磁化产生。
这一发现使得拓扑绝缘材料在电子器件中的广泛应用成为可能。
注释:霍尔效应是指将载流导体放在匀强磁场中,当磁场方向与电流方向垂直时,导体将在与磁场、电流垂直的方向上形成电势差。
根据以上材料推断,下列说法错误．．的是( )A.拓扑绝缘体导电时具有量子化的特征B.霍尔效应与运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力有关C.在量子反常霍尔效应中运动电荷不再受磁场的作用D.若将拓扑绝缘材料制成电脑芯片有望解决其工作时的发热问题3.(2017北京丰台二模,17)如图所示,两平行金属板P、Q水平放置,上极板带正电,下极板带负电;板间存在匀强电场和匀强磁场(图中未画出)。
洛伦兹力运动带电粒子在磁场中受到的力与电荷速度和磁场强度有关
洛伦兹力运动带电粒子在磁场中受到的力与电荷速度和磁场强度有关洛伦兹力是描述带电粒子在电磁场中受到的力的物理定律，它揭示了带电粒子在磁场中受力的规律与电荷速度和磁场强度的关系。
本文将重点探讨洛伦兹力的原理以及它与电荷速度和磁场强度的关联。
1. 洛伦兹力的原理洛伦兹力是指带电粒子在外加电磁场中受到的力。
根据洛伦兹力定律，一个带电粒子在磁场中受力的大小与其电荷量、速度以及磁场的强度相关。
具体而言，洛伦兹力的大小可以用以下公式表示：F = q * (v × B)其中，F代表洛伦兹力，q代表带电粒子的电荷量，v代表带电粒子的速度，B代表磁场的磁感应强度。
公式中的符号"×"表示向量叉乘。
2. 电荷速度对洛伦兹力的影响从洛伦兹力的公式可以看出，带电粒子的速度是影响洛伦兹力大小的重要因素。
当带电粒子速度方向与磁场方向相互垂直时，洛伦兹力将成为一个偏转带电粒子运动轨迹的力。
而当带电粒子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力将为零，带电粒子受力为最小。
另外，带电粒子速度的大小也会影响洛伦兹力的大小。
当带电粒子速度增大时，洛伦兹力也相应增大；反之，当带电粒子速度减小时，洛伦兹力减小。
3. 磁场强度对洛伦兹力的影响磁场强度是洛伦兹力的另一个关键因素。
根据洛伦兹力的公式可知，磁场强度的增加将导致洛伦兹力的增大。
这意味着，在相同的带电粒子速度和电荷量条件下，磁场强度越强，洛伦兹力越大。
此外，磁场的方向对洛伦兹力也有影响。
当带电粒子速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力垂直于带电粒子速度和磁场方向；而当带电粒子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零。
4. 洛伦兹力的应用洛伦兹力的理论发现对于理解和应用于多个领域具有重要意义。
在物理学中，洛伦兹力是电磁学和粒子物理学的基础知识。
它在核物理、粒子加速器、电子显微镜等领域有广泛应用。
此外，在电子技术和电力工程中，我们也可以利用洛伦兹力的特性来设计和控制电子设备。
届高三物理一轮复习教案电磁学部分-磁场
高三一轮复习教案（全套68个）第三部分电磁学§3.磁场一、基本概念二、安培力（磁场对电流的作用力）三、洛伦兹力四、带电粒子在混合场中的运动§3.磁场一、基本概念目的要求复习磁场的概念、磁场的基本性质、磁感应强度、安培定则等。
知识要点1.磁场的产生⑴磁极周围有磁场。
⑵电流周围有磁场（奥斯特）。
安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。
（不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的。
）⑶变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。
2.磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。
这一点应该跟电场的基本性质相比较。
ΔL很小，并且L⊥B ）。
磁感应强度是矢量。
单位是特斯拉，符号为T，1T=1N/(A∙m)=1kg/(A∙s2)4.磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。
磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极的指向。
磁感线的疏密表示磁场的强弱。
⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。
⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线：⑷安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。
5.磁通量如果在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为S，则定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量，用Φ表示。
Φ是标量，但是有方向（进该面或出该面）。
单位为韦伯，符号为W b。
1W b=1T∙m2=1V∙s=1kg∙m2/(A∙s2)。
可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数。
在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下，B=Φ/S，所以磁感应强度又叫磁通密度。
在匀强磁场中，当B 与S 的夹角为α时，有Φ=BS sin α。
6.常见几种磁场的分布例题分析例1： 下面关于磁感线的说法中正确的是： A ．磁感线从磁体的N 极出发，终止于磁体的S 极B ．小磁针静止时，南极所指的方向，就是那一点的磁场方向C ．不论在什么情况下，磁感线都不会相交D ．沿着磁感线的方向磁场逐渐减弱例2：当电子由A 不断运动到B 的过程中，如图所示，小磁针如何运动：A ．不动B ．N 极向纸里，S 极向纸外旋转C ．向上运动D ．N 极向纸外，S 极向纸里旋转例3：两根非常靠近且相互垂直的长直导线分别通以相同强度的电流，方向如图所示，那么两电流所产生的磁场垂直 导线平面向内且最强的在哪个区域： A ．区域11234i i i i >>= 例4：图中四根长直导线置于同一平面内，通电电流大，方向如图，如果切断其中一根导线使正方形ABCD 的中心O 点的磁感应强度最大，则应切断：A ． 1iB ．2iC ．3iD . 4i例5：如图所示，电子沿Y 轴方向向正Y 方向流动，在图中Z 轴上 一点P 的磁场方向是： A ．+X 方向 B ．-X 方向 C ．+Z 方向 D ．-Z 方向地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场A B二、安培力（磁场对电流的作用力）目的要求复习安培力的计算及左手定则。
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2020届高三物理一轮教案洛伦兹力带电粒子在磁场中的运动教学目标：1．把握洛仑兹力的概念；2．熟练解决带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动咨询题教学重点：带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动教学难点：带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动教学方法：讲练结合，运算机辅助教学教学过程：一、洛伦兹力1.洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。
运算公式的推导：如下图，整个导线受到的磁场力〔安培力〕为F 安 =BIL ；其中I=nesv ；设导线中共有N 个自由电子N=nsL ；每个电子受的磁场力为F ，那么F 安=NF 。
由以上四式可得F=qvB 。
条件是v 与B 垂直。
当v 与B 成θ角时，F=qvB sin θ。
2.洛伦兹力方向的判定在用左手定那么时，四指必须指电流方向〔不是速度方向〕，即正电荷定向移动的方向；对负电荷，四指应指负电荷定向移动方向的反方向。
【例1】磁流体发电机原理图如右。
等离子体高速从左向右喷射，两极板间有如图方向的匀强磁场。
该发电机哪个极板为正极？两板间最大电压为多少？解：由左手定那么，正、负离子受的洛伦兹力分不向上、向下。
因此上极板为正。
正、负极板间会产生电场。
当刚进入的正负离子受的洛伦兹力与电场力等值反向时，达到最大电压：U=Bdv 。
当外电路断开时，这也确实是电动势E 。
当外电路接通时，极板上的电荷量减小，板间场强减小，洛伦兹力将大于电场力，进入的正负离子又将发生偏转。
这时电动势仍是E=Bdv ，但路端电压将小于Bdv 。
在定性分析时专门需要注意的是：⑴正负离子速度方向相同时，在同一磁场中受洛伦兹力方向相反。
⑵外电路接通时，电路中有电流，洛伦兹力大于电场力，两板间电压将小于Bdv ，但电动势不变〔和所有电源一样，电动势是电源本身的性质。
〕⑶注意在带电粒子偏转集合在极板上以后新产生的电场的分析。
在外电路断开时最终将达到平稳态。
【例2】 半导体靠自由电子〔带负电〕和空穴〔相当于带正电〕导电，分为p 型和n 型两种。
p 型中空穴为多数载流子；n 型中自由电子为多数载流子。
用以下实验能够判定一块半导体材料是p 型依旧n 型：将材料放在匀强磁场中，通以图示方向的电流I ，用电压表判定上下两个表面的电势高低，假设上极板电势高，确实是p 型半导体；假设下极板电势高，确实是n 型半导体。
试分析缘故。
解：分不判定空穴和自由电子所受的洛伦兹力的方向，由于四指指电流方向，都向右，因此洛伦兹力方向都向上，它们都将向上偏转。
p 型半导体中空穴多，上极板的电势高；n 型半导体中自由电子多，上极板电势低。
注意：当电流方向相同时，正、负离子在同一个磁场中的所受的洛伦兹力方向相同，因此偏转方向相同。
3.洛伦兹力大小的运算带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力，由此能够推导出该圆周运动的半径公式和周期公式： Bqm T Bq mv r π2,== 【例3】 如图直线MN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场。
正、负电子同时从同一点O 以与MN 成30°角的同样速度v 射入磁场〔电子质量为m ，电荷为e 〕，它们从磁场中射出时相距多远？射出的时刻差是多少？解：由公式知，它们的半径和周期是相同的。
只是偏转方向相反。
先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。
因此两个射出点相距2r ，由图还可看出，经历时刻相差2T /3。
答案为射出点相距Bemv s 2=，时刻差为Bq m t 34π=∆。
关键是找圆心、找半径和用对称。
【例4】 一个质量为m 电荷量为q 的带电粒子从x 轴上的P 〔a ，0〕点以速度v ，沿与x 正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y 轴射出第一象限。
求匀强磁场的磁感应强度B 和射出点的坐标。
Mx解：由射入、射出点的半径可找到圆心O /，并得出半径为aq mv B Bq mv a r 23,32===得；射出点坐标为〔0，a 3〕。
二、带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动是高中物理的一个难点，也是高考的热点。
在历年的高考试题中几乎年年都有这方面的考题。
带电粒子在磁场中的运动咨询题，综合性较强，解这类咨询题既要用到物理中的洛仑兹力、圆周运动的知识，又要用到数学中的平面几何中的圆及解析几何知识。
1、带电粒子在半无界磁场中的运动【例5】一个负离子，质量为m ，电量大小为q ，以速率v 垂直于屏S 通过小孔O 射入存在着匀强磁场的真空室中，如下图。
磁感应强度B 的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图1中纸面向里.〔1〕求离子进入磁场后到达屏S 上时的位置与O 点的距离.〔2〕假如离子进入磁场后通过时刻t 到达位置P ，证明:直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t 的关系是t m qB 2=θ。
解析：〔1〕离子的初速度与匀强磁场的方向垂直，在洛仑兹力作用下，做匀速圆周运动.设圆半径为r ，那么据牛顿第二定律可得：rv m Bqv 2= ，解得Bq mv r = 如下图，离了回到屏S 上的位置A 与O 点的距离为：AO =2r因此Bqmv AO 2= 〔2〕当离子到位置P 时，圆心角：t mBq r vt ==α 因为θα2=，因此t mqB 2=θ. 2．穿过圆形磁场区。
画好辅助线〔半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线〕。
偏角可由R r =2tan θ求出。
经历时刻由Bq m t θ=得出。
r vv O /O B Sv θ P注意：由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。
【例6】如下图，一个质量为m 、电量为q 的正离子，从A 点正对着圆心O 以速度v 射入半径为R 的绝缘圆筒中。
圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B 。
要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从A 点射出，求正离子在磁场中运动的时刻t.设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量缺失，不计粒子的重力。
解析：由于离子与圆筒内壁碰撞时无能量缺失和电量缺失，每次碰撞后离子的速度方向都沿半径方向指向圆心，同时离子运动的轨迹是对称的，如下图。
设粒子与圆筒内壁碰撞n 次〔2≥n 〕，那么每相邻两次碰撞点之间圆弧所对的圆心角为2π/〔n +1〕.由几何知识可知，离子运动的半径为 1tan +=n R r π 离子运动的周期为qB m T π2=，又rv m Bqv 2=， 因此离子在磁场中运动的时刻为1tan 2+=n v R t ππ. 【例7】圆心为O 、半径为r 的圆形区域中有一个磁感强度为B 、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场，与区域边缘的最短距离为L 的O ＇处有一竖直放置的荧屏MN ，今有一质量为m 的电子以速率v 从左侧沿OO ＇方向垂直射入磁场，越出磁场后打在荧光屏上之P 点，如下图，求O ＇P 的长度和电子通过磁场所用的时刻。
解析 ：电子所受重力不计。
它在磁场中做匀速圆周运动，圆心为O ″，半径为R 。
圆弧段轨迹AB 所对的圆心角为θ，电子越出磁场后做速率仍为v 的匀速直线运动， 如图4所示，连结OB ，∵△OAO ″≌△OBO ″，又OA ⊥O ″A ，故OB ⊥O ″B ，由于原有BP ⊥O ″B ，可见O 、B 、P 在同一直线上，且∠O ＇OP =∠AO ″B =θ，在直角三角形ＯＯ＇P 中，O ＇P =〔L +r 〕tan θ，而)2(tan 1)2tan(2tan 2θθθ-=，R r =)2tan(θ，因此求得R 后就能够求出O ＇P 了，电子通过磁场的时刻可用t =VR V AB θ=来求得。
由R v m Bev 2=得R=θtan )(.r L OP eB mv += M NL A P v 0mVeBrRr==)2tan(θ，2222222)2(tan1)2tan(2tanrBevmeBrmv-=-=θθθ22222,)(2tan)(rBevmeBrmvrLrLPO-+=+=θ，)2arctan(22222rBevmeBrmv-=θ)2arctan(22222rBevmeBrmveBmvRt-==θ3．穿过矩形磁场区。
一定要先画好辅助线〔半径、速度及延长线〕。
偏转角由sinθ=L/R求出。
侧移由R2=L2-〔R-y〕2解出。
经历时刻由Bqmtθ=得出。
注意，那个地点射出速度的反向延长线与初速度延长线的交点不再是宽度线段的中点，这点与带电粒子在匀强电场中的偏转结论不同！【例8】如下图，一束电子〔电量为e〕以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原先入射方向的夹角是30°，那么电子的质量是，穿透磁场的时刻是。
解析：电子在磁场中运动，只受洛仑兹力作用，故其轨迹是圆弧的一部分，又因为f⊥v，故圆心在电子穿入和穿出磁场时受到洛仑兹力指向交点上，如图中的O点，由几何知识知，MNO,LORθ/2θθ/2BPO//AB间圆心角θ＝30°，OB为半径。
∴r=d/sin30°=2d，又由r=mv/Be得m=2dBe/v又∵AB圆心角是30°，∴穿透时刻t=T/12，故t=πd/3v。
带电粒子在长足够大的长方形磁场中的运动时要注意临界条件的分析。
如带电粒子的质量m和电量e，假设要带电粒子能从磁场的右边界射出，粒子的速度v必须满足什么条件？这时必须满足r=mv/Be>d，即v>Bed/m.【例9】长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如下图，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子〔不计重力〕，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采纳的方法是：A．使粒子的速度v<BqL/4m；B．使粒子的速度v>5BqL/4m；C．使粒子的速度v>BqL/m；D．使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m。
解析：由左手定那么判得粒子在磁场中间向上偏，而作匀速圆周运动，专门明显，圆周运动的半径大于某值r1时粒子能够从极板右边穿出，而半径小于某值r2时粒子可从极板的左边穿出，现在咨询题归结为求粒子能在右边穿出时r的最小值r1以及粒子在左边穿出时r的最大值r2，由几何知识得：粒子擦着板从右边穿出时，圆心在O点，有：r12＝L2+〔r1-L/2〕2得r1=5L/4，又由于r1=mv1/Bq得v1=5BqL/4m，∴v>5BqL/4m时粒子能从右边穿出。
粒子擦着上板从左边穿出时，圆心在O＇点，有r2＝L/4，又由r2＝mv2/Bq=L/4得v2＝BqL/4m ∴v2<BqL/4m时粒子能从左边穿出。
综上可得正确答案是A、B。