第五节 研究洛伦兹力
学习目标
重点难点
1．认识洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小．2．能记住洛伦兹力对运动电荷不做功．3．了解速度选择器．
重点：洛伦兹力方向的确定和大小的计算．难点：用左手定则判断洛伦兹力的方向．
一、洛伦兹力
运动电荷所受磁场的作用力叫________，通电导线所受的安培力实质上是作用在运动电荷上的洛伦兹力的______表现．
二、洛伦兹力的方向
______________判定．
1．判定负电荷运动所受洛伦兹力的方向，应使四指指向负电荷运动的______方向．
2．洛伦兹力的方向总是既垂直于电荷________又垂直于______，即总是垂直于__________所决定的平面．但在这个平面内电荷运动方向和磁场方向却不一定垂直，当电荷运动方向与磁场方向不垂直时，应用左手定则不可能使四指指向电荷运动方向的同时让磁感线垂直穿入手心，这时只要磁感线从手心穿入即可．
预习交流1
洛伦兹力的方向与带电粒子运动的方向存在什么关系？它对带电粒子做功吗？
三、洛伦兹力的大小
当电荷在垂直于磁场方向上运动时，洛伦兹力f＝______．
预习交流2
电荷在某一区域不受洛伦兹力，能否说明该区域的磁感应强度为零？
在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！
我的学困点
我的学疑点
答案：
一、洛伦兹力 宏观
二、用左手定则
1．相反
2．运动方向 磁场方向 速度和磁场
预习交流1：答案：二者方向始终垂直．
洛伦兹力对带电粒子不做功．
三、qvB
预习交流2：答案：不能．因为静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力，电荷的运动方向与磁场方向平行时也不受洛伦兹力．
一、洛伦兹力的方向
在利用左手定则判断带电粒子在磁场中所受到的洛伦兹力的方向时，四指所指的方向是否一定为电荷运动的方向？
如图所示，一束电子自下而上进入一垂直于纸面的匀强磁场后发生偏转，则磁场方向垂直纸面向________．
1．洛伦兹力的方向由左手定则判断，必须注意运动电荷是正电荷，v的方向就是电荷运动方向，如果是负电荷，v的方向跟电荷运动方向相反．
2．洛伦兹力的方向与电荷运动方向垂直，因此洛伦兹力不对电荷做功．它只改变速度的方向，不改变速度的大小．
3．在实际问题中，由于原子核、离子和电子等微观粒子的重力远小于洛伦兹力，所以往往忽略它们的重力．
二、洛伦兹力的大小
如何推导洛伦兹力的表达式f＝qvB呢？
如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘体，甲、乙叠放在一起静置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动，在加速运动阶段（ ）．
A．乙物块与地之间的摩擦力不断增大
B．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大
C．甲、乙两物块间的摩擦力大小不变
D．甲、乙两物块间的摩擦力不断减小
1．洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的大小不仅跟运动电荷的速度大小有关，还跟速度的方向有关，当v和B平行时，洛伦兹力f＝0；当v和B垂直时，洛伦兹力最大为f＝Bqv；当v和B的夹角为θ时，把速度v分解为沿与B平行的分量v∥和与B垂直的分量v⊥，f＝Bqv⊥＝Bqvsinθ．
2．洛伦兹力实际上是磁场对通电导体作用的微观表现，即F安＝nf（n为通电导体中自由电荷的总数）．
3．洛伦兹力和电场力的比较
洛伦兹力
电场力
力的概念
磁场对在其中的“运动
”电荷的作用力
电场对放入其中的电荷的作用力
产生条件
磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷将不受洛伦兹力电荷受力与运动有关
电场中的电荷无论静止还是沿任何方向运动都要受到电场力电荷受力与运动无关
方向
与B、v方向垂直
与E方向平行
大小
当v⊥B时，f＝qvB当v∥B时，f＝0当v与B夹角为θ时，f＝qvBsinθ
F＝qE
做功情况
一定不做功
可能做正功，可能做负功，也可能不做功
方向
f⊥B，f⊥v，遵循左手定则
F总与E同向或反向，与v方向无关
1．如果某运动电荷在某处受到洛伦兹力，则（ ）．
A．该处的磁感应强度一定不为零
B．该处的磁感应强度一定与该电荷的运动方向垂直
C．如果该电荷的速率为v，受到的洛伦兹力为F，那么该处的磁感应强度B一定为（q为电荷的带电荷量）
D．该处的磁感应强度可能为零
2．带电荷量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（ ）．
A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变
C．只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用
D．带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小
3．如图，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（ ）．
A．向上偏转 B．向下偏转
C．向纸内偏转
D．向纸外偏转
4．用细线和带电小球做成的单摆，把它放置在某匀强磁场中，如图所示．在带电小球摆动的过程中，连续两次经过最低点时，相同的物理量是（不计空气阻力）（ ）．
A．小球受到的洛伦兹力
B．摆线的张力
C．小球的速度
D．小球的动能
5．如图所示，一个带电荷量q的小带电体处于蹄形磁铁两极之间的匀强磁场里，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B且若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（ ）．
A．使磁感应强度B的数值增大
B．使磁场以速率v＝向上运动
C．使磁场以速率v＝向右运动
D．使磁场以速率v＝向左运动
提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记．
知识精华
技能要领
答案：
活动与探究1：答案：根据左手定则，四指所指的方向为正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向．
迁移与应用1：答案：里
解析：因电子带负电荷，故由电子的偏转方向和左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里．
活动与探究2：答案：设导体内单位长度上自由电荷数为n，自由电荷的电荷量为q，定向移动的速度为v，设长度为L的导线中的自由电荷在t秒内全部通过截面A，如图所示，设通过的电荷量为Q，有
Q＝nqL＝nq·vt
I＝
F安＝BIL
故F安＝BL＝B·L＝Bqv·nL，
洛伦兹力F＝F安/nL
故F＝qvB．
迁移与应用2：AD 解析：整体受力分析，竖直方向受向下的重力、洛伦兹力、向上的支持力，且三力平衡，水平方向受向左的拉力F和向右的地面摩擦力．随着速度的增加，洛伦兹力逐渐增加，乙物块与地面间的弹力增加，与地面的摩擦力不断增大，甲、乙运动的加速度逐渐减小，物块甲所受的静摩擦力逐渐减小．所以A、D正确．
当堂检测
1．A 解析：运动电荷受洛伦兹力作用，说明该处的磁感应强度一定不为零，但磁感应强度的方向不一定跟该电荷的运动方向垂直，即不一定有B＝．只有A项正确．
2．B 解析：带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力，不但与速度大小有关，还与速度的方向有关．当v∥B时，不管v、B、q多大，洛伦兹力总为零．将＋q改为－q，且速度等值反向，这时形成的电流方向仍跟原来相同，由左手定则和F＝qvB可知，洛伦兹力不变，选项B正确．
3．A 解析：本题首先需要判断通电直导线周围磁场情况，再由左手定则判断电子受力方向．题目设置巧妙，灵活考查了左手定则对电子所受力方向的判断．在阴极射线管所在位置处，直导线产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可以判断阴极射线中的电子受力方向向上，故选A．
4．D 解析：连续两次经过最低点时，小球运动的方向相反，所以受到的洛伦兹力方向相反，A错；摆线的张力也不一样，B错；小球的运动方向相反，速度方向也相反，C错；由于洛伦兹力不做功，所以动能不变，D对．
5．D 解析：要使带正电体对水平绝缘面正好无压力，洛伦兹力方向应该竖直向上，由左手定则可知，带电体应该向右运动，或磁场向左运动．洛伦兹力的大小F＝qvB＝mg，所以v＝．第四节 安培力的应用
学习目标
重点难点
1．了解直流电动机的原理．2．了解磁电式电表的原理．
通电线圈在匀强磁场中所受安培力力矩及磁电式电流表的工作原理．
一、直流电动机
电动机有__________与__________，直流电动机的突出优点就是通过改变________来调节它的转速．
预习交流
通电以后，电动机为什么会转动呢？
二、磁电式电表
1．电流表是测量________的电学仪器，我们在实验时经常使用的电流表是______电流表．
2．不论是电动机，还是磁电式电流表，都是磁场中的线圈受到安培力作用而旋转起来的，线圈所在的磁场是__________分布的，这样做的目的是______________________．
3．对于磁电式电流表，我们根据指针偏转角度的大小可以知道被测电流的强弱，这是因为磁场对电流的作用力跟电流成______，因而线圈中的电流越大，安培力的转动作用也____，线圈和指针偏转的角度也就______．
在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！
我的学困点
我的学疑点
答案：
一、交流电动机 直流电动机 输入电压
预习交流1：答案：通电的线圈受到了磁场的作用力．
二、1．电流大小 磁电式
2．均匀辐射 任何位置线圈都与磁感线平行
3．正比 大 越大
磁电式电表
如图所示，我们知道电流的大小可以由电流表直接读出，你知道电流表通电后，它的指针为什么能够发生偏转吗？
如图甲所示是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是（ ）．
①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的
②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大
③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场
④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关
A．①②③ B．③④
C．①②④
D．②③④
1．磁力矩：安培力产生的使线圈转动的力矩，大小为M＝nBIS．其中n为线圈匝数，S为线圈面积．
2．电流表中磁铁与铁芯之间的磁场是均匀辐向分布的：所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度．该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的．
3．电流表的工作原理
如下图所示，矩形线框两条边所受安培力大小相等，方向相反，大小为F＝BIL，但两力不在一条直线上，两个力形成一对力偶，设两力间距为d，则安培力矩M＝F·d＝BIL·d＝BIS（其中S为线圈面积）．由于线圈由N匝串联而成，所以线框所受力矩应为M1＝NBI·S，电流表内的弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩，已知弹簧产生的弹性力矩M2与指针的偏转角度θ成正比，即M2＝kθ（其中k由弹簧决定），当M1＝M2时，线圈就停在某一偏角θ上，固定在转轴上的指针也转过同样的偏角θ，并指示刻度盘上的某一刻度，从刻度的指示数就可以测得电流大小．
由M1＝M2可得
NBIS＝kθ，θ＝·I．
从公式中可以看出：
（1）对于同一电流表N、B、S和k为不变量，所以θ
∝I，可见θ与I一一对应，从而用指针的偏角来测量电流I的值；
（2）因θ
∝I，θ随I的变化是线性的，所以表盘的刻度是均匀的．
1．关于磁电式电流表的结构，下列说法中不正确的是（ ）．
A．电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是匀强磁场
B．铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈
C．电流表的指针固定在铝框的转动轴上，可随铝框一起转动
D．被测电流经螺旋弹簧起阻碍线圈转动的作用
2．关于磁电式电流表，下列说法中正确的有
（ ）．
A．电流表的线圈处于匀强磁场中
B．电流表的线圈处于均匀辐向磁场中
C．电流表的线圈转动时，安培力大小不变
D．电流表指针的偏转角与所测电流成反比
3．如图所示，匀强磁场中，矩形通电线框可绕中心轴OO′转动，则下列说法正确的是（ ）．
A．在图示位置线框所受磁力矩为零
B．转过90°时线框所受磁力矩为零
C．转过90°时线框四条边都不受磁场力作用
D．转动中，ab、cd边所受磁场力均恒定不变
4．一单匝线圈abcd，面积为S，通入电流为I，方向如图所示．在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与B成θ角，此时线圈所受磁力矩为（ ）．
A．M＝BISsinθ，顺时针
B．M＝BISsinθ，逆时针
C．M＝BIScosθ，顺时针
D．M＝BIScosθ，逆时针
5．电动机通电之后电动机的轮子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了磁力矩的作用，如图所示，为电动机内的矩形线圈，其只能绕Ox轴转动线圈的四个边分别与x、y轴平行，线中电流方向如图．当空间加上如下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来（ ）．
A．方向沿x轴的恒定磁场
B．方向沿y轴的恒定磁场
C．方向沿z轴的恒定磁场
D．任何方向的恒定磁场
提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记．
知识精华
技能要领
答案：
活动与探究：答案：电流在磁场里受到安培力作用而发生偏转．
迁移与应用：C 解析：当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确，磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错，④正确．电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确．
当堂检测
1．A 解析：电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向磁场，不是匀强磁场，故选A．
2．BC 解析：电流表的线圈所处的磁场并非是匀强磁场，是均匀辐向磁场，线圈两条边所在处的磁感应强度大小相同，但方向不同，而且离转动轴距离不同的位置其磁感应强度大小也不同，所以不是匀强磁场．
3．BD 解析：题图所示位置的俯视图如图（a）所示，由安培力计算式和左手定则可知，ab边和cd边受安培力大小相等，方向相反，ab边和bc边此时不受安培力．设电流为I，线框面积为S，线框受磁力矩为M，则此时M＝2BI·＝BIS，线圈加速转动．
（c）
当线框转过90°时，从左向右侧视图如图（b）所示．从图示可知，此时线框四条边都受安培力，整个线框的合外力为零．整个线框受磁力矩M＝0．转动过程中，任一位置的俯视图如图（c）所示，受力大小、方向均不变，所以答案选B和D．
4．D 解析：由左手定则可判知线框左边ab所受安培力竖直向下，右边cd所受的安培力竖直向上，而bc边和ad边所受安培力相互抵消，所以通电线圈在匀强磁场中所受的总力矩，即磁力矩为M＝BI·cos
θ＋BI·cos
θ＝2BI·cos
θ＝BIScos
θ．
根据ab边和cd边的受力，可以肯定通电线圈将沿逆时针方向转动，所以磁力矩方向为逆时针方向，故选项D是正确的．
5．B 解析：此题是一个通电线圈在磁场中受安培力，然后安培力对Ox轴产生力矩导致线圈转动的问题，要想使线圈绕Ox轴转动起来，必须使与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，而其余两边力矩为零，要使与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，由左手定则知磁场方向沿y轴正向或负向，在题目给出的四个选项中只有B正确．第一节 我们周围的磁现象
第二节 认识磁场
学习目标
重点难点
1．能记住地磁场和软磁性材料、硬磁性材料．2．能记住磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用．3．知道磁场的方向性，会用磁感线反映磁场的方向．4．能记住安培定则，并会用安培定则熟练地判定电流以及电流产生的磁场的方向．
重点：1．磁场的物质性和基本特性．2．会用安培定则判定电流的磁场方向．难点：安培定则和磁感线的应用．
一、地磁场
1．地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫______．
2．地球本身是一个大磁体，它的N极位于__________附近，S极位于__________附近．
二、磁性材料
1．磁性材料按去磁的难易可分为____________和____________．
2．磁性材料按化学成分可分为________和________．
三、磁场初探
电荷之间的相互作用是通过______发生的，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过______发生的．
预习交流1
为什么磁体之间不接触也可以产生相互作用？
四、磁场方向
磁场是有方向的，我们规定，在磁场中的任一点，小磁针N极______的方向，或小磁针______时N极____的方向，就是那一点的磁场方向．
五、图示磁场
1．我们可以用磁感线来描述磁场，所谓磁感线就是在磁场中____________，在这些曲线上，每一点磁场方向都与该点的________一致．
2．磁感线的__________反映了磁场的______，磁场越强的地方，磁感线越密．
3．直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用__________来判断：用______握住导线，让伸直的大拇指指向______方向，弯曲的四指所指的是________的环绕方向．
预习交流2
在用安培定则判定通电直导线、环形电流和通电螺线管的磁感线的方向时，有什么相同点和不同点？
六、安培分子电流假说
1．法国学者安培提出了著名的______________，他认为：在______等物质粒子内部，存在着一种环形电流——______，分子电流使每个物质粒子都成为________．
2．我们用安培的____________可以解释很多磁现象．如一根未被磁化的铁棒之所以对外不显示磁性，是因为__________________；磁化后的磁体在受到高温或猛烈的敲击时会失去磁性，这是因为________________被破坏．
在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！
我的学困点
我的学疑点
答案：
一、1．地磁场
2．地理的南极 地理的北极
二、1．硬磁性材料 软磁性材料
2．金属磁性材料 铁氧体
三、电场 磁场
预习交流1：答案：因为磁体周围存在磁场，而磁场能传递磁体之间的相互作用，从而使磁体与磁体之间相互吸引或相互排斥．
四、受力 静止 所指
五、1．画出的有方向的曲线 切线方向
2．疏密程度 强弱
3．安培定则 右手 电流 磁感线
预习交流2：答案：相同点：都用右手进行判断．
不同点：拇指和四指所指示的物理量不同，对通电直导线，拇指指向原因（电流）的方向，四指指向结果（磁感线）的方向；对环形电流和通电螺线管，四指指向原因（电流）的方向，拇指指向结果（磁感线）的方向．
六、1．分子电流假说 磁体 分子电流 微小磁体
2．分子电流假说 内部分子电流杂乱无章 分子电流的规则取向
一、对磁场的理解
磁场的基本性质是什么呢？与电场的基本性质是否相似？
奥斯特实验说明了（ ）．
A．磁场的存在 B．磁场的方向性
C．电流可以产生磁场
D．磁体间有相互作用
1．磁场是磁体或电流周围客观存在的一种物质．
2．磁场的基本性质：对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用．
3．磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间都存在着相互作用，这种相互作用是通过磁场来传递的．
4．实验表明：同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引；同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．
二、磁感线
在磁场中不画磁感线的地方没有磁场，这种说法对吗？
下列关于磁场和磁感线的描述，正确的是（ ）．
A．磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止
B．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其N极指向螺线管的N极
C．磁感线的方向就是磁场方向
D．两条磁感线的空隙处不存在磁场
1．在磁体外部，磁感线从北极出发，回到南极；在磁体内部由南极回到北极．
2．磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强．
3．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．
4．磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线．其疏密反映磁场的强弱，线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同．
5．磁场的分布是立体空间的，要熟练掌握常见磁场的磁感线的立体图和纵、横截面图的画法．
特点：磁极附近磁感线较密集，磁体外部的磁感线与磁体内部的磁感线条数相同，所以在磁体内部磁感线最密集．
6．磁感线与电场线的区别
磁感线
电场线
相似点
引入目的
形象描述场而引入的假想线，实际不存在
疏密
场的强弱
切线方向
场的方向
相交
不能相交（电场中无电荷，空间不相交）
不同点
磁体外部是从N极到S极，在磁体内部是从S极回到N极，是闭合曲线
电场线不闭合，起始于正电荷（或无穷远），终止于负电荷（或无穷远）
三、安培定则
奥斯特实验说明了通电导线周围存在磁场．请思考，如何判定通电导线周围的磁场方向呢？
如图所示，当电流通过线圈时，磁针的南极指向纸外，试确定线圈中电流的方向．
1．安培定则的应用方法
分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时，大拇指指“原因”：电流方向；四指指“结果”：磁场绕向．在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”：电流绕向；大拇指指“结果”：环内沿中心轴线的磁感线方向，即指N极．
2．三种常见的电流磁场的特点及画法比较
安培定则
立体图
横截面图
纵截画图
直线电流
环形电流
通电螺线管
特别提醒：（1）图中的“×”号表示磁场方向垂直纸面向里，“·”号表示磁场方向垂直纸面向外．
（2）直线电流的磁场强弱与距导线的距离有关，距导线越远处，磁场越弱．
1．铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B，则（ ）．
A．A、B一定互相吸引
B．A、B一定互相排斥
C．A、B之间有可能无磁场力作用
D．A、B可能互相吸引，也可能互相排斥
2．下列说法中正确的是（ ）．
A．软磁性材料磁化后易失去磁性
B．铁磁性物质是弱磁性物质
C．通常所说的磁性材料是指强磁性物质
D．硬磁性材料是指硬度大的材料
3．下列说法正确的是（ ）．
A．指南针指示的“北”不是真正的北极，两者有一定的差别
B．地球两极与地磁两极不重合，地磁南极在地理南极附近，地磁北极在地理北极附近
C．在任何星球上都能利用指南针进行方向判断
D．我国是最早在航海上使用指南针的国家
4．在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是（ ）．
A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上
B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方
C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方
D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方
5．如图所示，一个正电子沿着逆时针方向做匀速圆周运动，则此正电子的运动（ ）．
A．不产生磁场
B．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里
C．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外
D．只有圆周内侧产生磁场
提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记．
知识精华
技能要领
答案：
活动与探究1：答案：磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用．与电场的基本性质是相似的．（电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用）
迁移与应用1：C 解析：奥斯特实验说明了通电导线周围存在着磁场，C项正确．
活动与探究2：答案：不对．磁感线是为形象地描述磁场而假想的曲线，在磁场中不画磁感线的地方并不能说明该处没有磁场．
迁移与应用2：B 解析：磁感线与电场线不同，它是一条闭合曲线，在磁体的外部由N极到S极，而在磁体的内部则由S极到N极，故选项A是不正确的．
通电螺线管内部的磁感线和条形磁铁相似，是由S极到N极的，即磁场方向也是从S极指向N极，所以放置其中的小磁针N极必然是指向磁场方向，即螺线管的N极，故选项B正确．
只有磁感线是直线时，磁感线的方向才与磁场方向一致，如果磁感线是曲线，那么，某点的磁场方向是用该点的切线方向来表示的，所以选项C不正确．
磁感线是为研究问题方便而假想的曲线．磁场中磁感线有无数条，故提出两条磁感线之间是否有空隙、是否存在磁场等类似的问题是毫无意义的．故选项D不正确．
活动与探究3：答案：用安培定则来判定．
迁移与应用3：答案：见解析
解析：磁针南极指向纸外是因为南极受力指向纸外，这说明磁针所在处的磁场方向垂直纸面向里，根据安培定则可知线圈中电流方向是顺时针的，如图所示．
当堂检测
1．D 解析：小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性，铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B一定有磁性，若A无磁性，当A靠近B时，在B的磁场作用下也会被磁化而发生相互的吸引作用．若A有磁性，则A、B两磁体都分别有北极和南极，当它们的同名磁极互相靠近时，互相排斥；当异名磁极互相靠近时，互相吸引．这说明不论A有无磁性，它们之间总有磁场力的作用，故只有D项正确．
2．AC
3．AD 解析：因为磁偏角的存在，所以地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，故A正确，B错误．火星不像地球那样有一个全球性的磁场，因此指南针不能在火星上工作，故C错误．据史书记载，我国是最早在航海上使用指南针的国家，故D正确．
4．C 解析：考虑地磁场的作用，放置通电导线一定要南北方向，开始时和磁针平行．把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向．
5．C 解析：正电子做圆周运动可以等效为一个环形电流，由安培定则可以判定圆心处的磁场方向垂直纸面向外，C正确；圆环的外侧磁场方向垂直于纸面向里，故A、B、D均错．第三节 探究安培力
学习目标
重点难点
1．知道什么是安培力，会计算匀强磁场中安培力的大小．2．会判断安培力的方向，能记住并会应用左手定则．3．能记住磁感应强度B的定义和单位，会用它进行相关计算．4．能记住磁感线的疏密与磁感应强度大小的关系．5．能记住磁通量的定义，会计算简单情况下的磁通量．
重点：安培力的方向确定和大小的计算．难点：左手定则的应用．
一、安培力的方向
1．安培力：磁场对______的作用力．安培力是矢量．
2．当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的方向用________来判定．
3．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，让磁感线从掌心进入，并使______指向______的方向，这时，拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受________的方向．
预习交流1
如图所示，磁场方向垂直纸面向里，一根通电直导线垂直于磁场方向放置，试判断导线所受安培力的方向．
二、磁感应强度
1．定义：当通电导线与磁场方向______时，通电导线所受的安培力F跟______和__________的乘积IL的______叫做磁感应强度．
2．定义式：B＝________．
3．单位：______，符号T,1
T＝1．
4．磁感应强度是______，既有大小，又有方向．当空间中同时存在几个不同强弱和方向的磁场时，合磁场的磁感应强度等于各个磁场在同一处产生的磁感应强度的________．
5．________可形象地表示磁感应强度的大小和方向；磁感线的疏密程度表示磁感应强度的______；磁感线上每一点的____________与该点磁感应强度的方向一致．
6．匀强磁场：如果磁场的某一区域，磁感应强度的______和____处处相等．这个区域的磁场就叫______．
三、安培力的大小
1．当通电导线与磁感应强度B的方向______时，导线受力为零．
2．当长为L的导线垂直于磁场B放置，通过的电流为I时，安培力F＝______．
预习交流2
通电导线如果在磁场中不受安培力作用，能否说明该处磁感应强度为零？
四、磁通量
1．定义：设在匀强磁场中有一个与磁场垂直的平面，则磁场的________________和__________的乘积，叫做穿过这个面的磁通量．
2．公式：______．
3．单位：韦伯，简称韦，符号Wb．
4．从Φ＝BS可得B＝，因此磁感应强度又称________．
在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！
我的学困点
我的学疑点
答案：
一、1．电流
2．左手定则
3．四指 电流 安培力
预习交流1：答案：垂直导线向左．
二、1．垂直 电流I 导线长度L 比值
2．
3．特斯拉
4．矢量 矢量和
5．磁感线 大小 切线方向
6．大小 方向 匀强磁场
三、1．平行
2．BIL
预习交流2：答案：不能．因为当磁场方向与电流方向平行时，安培力为0，但磁感应强度不为0．
四、1．磁感应强度B 平面面积S
2．Φ＝BS
4．磁通密度
一、磁感应强度
磁场的强弱和方向可以用磁感线定性地来描述．那么，如果我们想定量地研究某一区域磁场的方向和强弱，应怎样来描述呢？
下列说法正确的是（ ）．
A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即B＝
B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
C．磁感应强度B＝只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关
D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
1．磁感应强度B＝是用比值法定义的，B与F、I、L无关，是由磁场本身决定的．
2．安培力的方向与磁场方向垂直，这与电场力的方向和电场方向的关系是不一样的．
3．磁感应强度B和电场强度E的比较．
磁感应强度B
电场强度E
定义的依据
①磁场对直线电流I有作用力F②对磁场中任一点，F与磁场方向、电流方向有关，只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况，F∝IL，＝恒量（由磁场决定）③对不同点，一般来说B的值不同④比值可表示磁场的强弱
①电场对电荷q有作用力F②对电场中任一点，F∝q，＝恒量（由电场决定）③对不同点，一般来说E的值不同④比值可表示电场的强弱
定义式
B＝，其大小由磁场决定
E＝，其大小由电场决定
物理意义
表征磁场的强弱和方向
描述电场的强弱和方向
方向
小磁针N极的受力方向
该点的正电荷的受力方向
形象表示
可以用磁感线形象地表示——切线方向表示B的方向，疏密程度表示B的大小（下节将学习）
可以用电场线形象地表示——切线方向表示E的方向，疏密程度表示E的大小
单位
1
T＝1
N/（A·m）
1
N/C＝1
V/m
二、安培力的方向
我们日常生活中用的照明电流是频率为50
Hz、电压为220
V的交变电流，其大小和方向都在周期性变化．如图所示，用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡可以看到灯丝颤抖起来，灯丝的“颤抖”说明什么道理呢？
（2011·长春外国语学校高二检测）如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与纸面垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是（ ）．
A．磁铁对桌面的压力减小
B．磁铁对桌面的压力增大
C．磁铁对桌面的压力不变
D．以上说法都有可能
1．安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面，但磁场方向与电流方向并不一定垂直．
2．在具体判断安培力的方向时，由于受到电场力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向．为避免这种错误，同学们应该把电场力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向的关系及区别．它们都是性质力，且都属于场力，分析如下：
电场力
安培力
研究对象
点电荷
电流元
受力特点
正电荷受力方向与电场方向相同，沿电场线切线方向，负电荷相反
安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直
判断方法
结合电场线方向和电荷正、负判断
用左手定则判断
三、安培力的大小
根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场力的作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去．那么，要提高发射速度，就要增大炮弹的加速度．请思考：通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？
（2011·课标全国理综，18）电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是（ ）．
A．只将轨道长度L变为原来的2倍
B．只将电流I增加至原来的2倍
C．只将弹体质量减至原来的一半
D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变
1．公式F＝BIL中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝BIL；当B与I平行时，F＝0．
2．弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度（如图）；相应的电流沿L由始端流向末端．
3．若磁场和电流成θ角时，如图所示．
可以将磁感应强度B正交分解成B⊥＝Bsinθ和B∥＝Bcosθ，而B∥对电流是没有作用的．
F＝B⊥IL＝BILsinθ，即F＝BILsinθ．
1．关于磁感应强度的下列说法中，正确的是
（ ）．
A．放在磁场中的通电导线，电流越大，受到的磁场力也越大，表示该处的磁感应强度越大
B．磁感线的指向就是磁感应强度的方向
C．垂直磁场方向放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D．磁感应强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小、导线长度、电流方向等均无关
2．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）．
A．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，Ba＞Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，Ba＜Bb
C．同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D．同一根导线放在a处受力一定比放在b处受力小
3．（2011·全国理综，15）如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1＞I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是（ ）．
A．a点
B．b点
C．c点
D．d点
4．把长L＝0.15
m的导体棒置于磁感应强度B＝1.0×10－2
T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示．若导体棒中的电流I＝2.0
A，方向向左，则导体棒受到的安培力大小F＝______
N，安培力的方向为竖直向______（选填“上”或“下”）．
5．如图所示，一矩形线圈abcd的面积S为1×10－2
m2，它与匀强磁场方向之间的夹角θ为30°，穿过线圈的磁通量Φ为1×10－3
Wb，则此磁场的磁感强度B＝______T，若线圈以ab边为轴翻转180°，则此过程中穿过线圈的磁通量的变化大小ΔΦ＝______Wb．
提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记．
知识精华
技能要领
答案：
活动与探究1：答案：用磁感应强度来描述．
迁移与应用1：C 解析：由磁感应强度的定义知，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题A选项未说明导线放置的方向，所以是错误的．若通电导线放置方向与电流方向平行时，也不受磁场力作用，所以B选项也是错误的．在磁场稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度（含大小和方向）都是唯一确定的，C选项正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，D选项错误．
活动与探究2：答案：电流的方向发生变化，灯丝受的安培力的方向也随着变化．
迁移与应用2：A 解析：通电导线置于条形磁铁上方，使通电导线置于磁场中，如图甲所示，由左手定则判断通电导线受到向下的安培力作用，同时由牛顿第三定律可知，力的作用是相互的，磁铁对通电导线有向下作用的同时，通电导线对磁铁有反作用力，作用在磁铁上，方向向上，如图乙所示．对磁铁受力分析，由于磁铁始终静止，无通电导线时，N＝mg，有通电导线后N′＋F′＝mg，N′＝mg－F′．磁铁对桌面压力减小，选A．
活动与探究3：答案：磁感应强度B、电流I、两导轨间的距离L．
迁移与应用3：BD 解析：由题意可知，B＝kI，设轨道宽为d，则F安＝BId＝kI2d，由动能定理得，F安·L＝mv2，联立以上式子解得，v＝，选项B、D正确．
当堂检测
1．D 解析：磁场中某点的磁感应强度只由磁场本身决定，与通电导线的是否受力、所受安培力大小、安培力方向、导线长度、电流方向等一切外部因素无关，故A错误，D正确．安培力方向与磁场方向垂直，磁感线上某点的切线方向就是该点磁感应强度方向，故B、C错误．正确选项为D．
2．B 解析：磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，其疏密反映磁场的强弱，磁感线密集的区域磁场比磁感线稀疏的区域强．电流所受到的安培力大小除了与电流大小、磁感应强度有关外，还与电流和磁场的方向有关，所以我们不能说同一根通电直导线在磁场强的地方所受到的安培力一定大于在磁场弱的区域所受到的安培力．所以选项B正确．
3．C 解析：磁感应强度为矢量，两导线在d处产生的磁感应强度成一定角度，则d处磁感应强度一定不为零；根据右手安培定则可知，两导线在b处产生的磁感应强度方向相同，则b处磁感应强度的矢量和一定不为零；两导线在a处产生的磁感应强度方向相反，由于I1＞I2，可知I1在a处产生的磁感应强度大于I2在a处产生的磁感应强度，故a处磁感应强度的矢量和一定不为零；同理，两导线在c处产生的磁感应强度方向相反，由于I1＞I2且I1距离c处较远，可知I1在c处产生的磁感应强度的大小可能等于I2在c处产生的磁感应强度的大小，故c处磁感应强度的矢量和可能为零，选项C正确．
4．答案：3.0×10－3 下
解析：由安培力公式得：导体棒受到的安培力F＝BIL＝1.0×10－2×2.0×0.15
N＝3.0×10－3
N．
由左手定则可知，安培力的方向竖直向下．
5．答案：0.2 2×10－3
解析：由磁通量的计算公式Φ＝BSsinθ可得：
B＝＝T＝0.2
T．
因为Φ＝1×10－3
Wb
当线圈转过180°时，Φ′＝－Φ＝－1×10－3
Wb
所以ΔΦ＝|Φ′－Φ|＝2×10－3
Wb．第六节 洛伦兹力与现代技术
学习目标
重点难点
1．能理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动．2．会推导半径、周期公式并会应用解决相关问题．3．能记住质谱仪、回旋加速器的原理．
重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并能用来解决有关问题．难点：带电粒子在匀强磁场中的运动．
一、带电粒子在磁场中的运动
1．电子的质量很小，我们往往忽略重力对电子的影响，当电子所处的空间无电场和磁场时，电子做________，当电子运动速度方向与磁场垂直时，电子做______________．
2．当带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力作用时，由于洛伦兹力始终与________垂直，故带电粒子做____________，已知电荷量为q的带电粒子，以速度大小为v垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其运动轨道半径为：R＝__________；周期为T＝________．
二、质谱仪
（1）原理如图所示．
（2）带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理：_________＝mv2．
（3）带电粒子进入质谱仪的偏转磁场，洛伦兹力提供向心力：______＝．
（4）质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析________．
三、回旋加速器
（1）原理如图所示．
（2）如图所示，回旋加速器的核心部件是__________．
（3）粒子每经过一次加速，其轨道半径就________．
（4）由qvB＝和Ek＝mv2得Ek＝____________，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．
预习交流
回旋加速器两端所加的交流电压的周期由什么决定？
在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！
我的学困点
我的学疑点
答案：
一、1．直线运动 匀速圆周运动
2．运动方向 匀速圆周运动
二、（2）qU （3）qvB （4）同位素
三、（2）两个D形盒 （3）增加一次 （4）
预习交流：答案：为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，交流电压的周期必须等于带电粒子在回旋加速器中做匀速圆周运动的周期即T＝．因此，交流电压的周期由带电粒子的质量m、带电荷量q和加速器中的磁场的磁感应强度B来决定．
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
洛伦兹力与现代科技密切相关，速度选择器、质谱仪、回旋加速器、电磁流量计、磁流体发电机都应用到了洛伦兹力．那么，你知道洛伦兹力演示仪的工作原理吗？
有三束粒子，分别是质子（p）、氚核（H）和α粒子（H）束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里），在下图中，能正确表示出这三束粒子的运动轨迹的是（ ）．
1．当v平行于B时：f＝0，粒子做匀速直线运动．
2．当v垂直于B时：洛伦兹力f起向心力的作用，粒子将做匀速圆周运动（如图所示．）
粒子运动的轨道半径r和周期T：
由f＝F向得：
Bqv＝mv2/r
得粒子运动的轨道半径：
r＝mv/Bq
由T＝2πr/v得：T＝2πm/Bq．
3．带电粒子做圆周运动的半径与磁感应强度B、粒子质量m、电荷量q及运动速率有关．
4．带电粒子做圆周运动的周期只与磁感应强度B、粒子质量m、电荷量q的大小有关，与粒子的半径及运动速率无关．
5．带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定．
（1）圆周运动轨道半径的确定
几何轨道半径的求解：作入射点、出射点对应的半径，作出相应三角形，根据边角关系或边边关系，求解出半径的大小．
（2）圆周运动的轨道圆心确定的基本思路．
①圆心一定在与速度方向垂直的直线上．（如图1）
图1
②圆心一定在入射点与出射点的中垂线上．（如图2）
图2
（3）带电粒子运动时间的确定．
粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间可由下式表示：
t＝T（或t＝T）．
（4）粒子在磁场中运动的速度为v，轨道半径为r，粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t，可由t＝求解．
二、质谱仪
质谱仪的主要作用是什么？
如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（ ）．
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率大于E/B
D．离子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小
1．质谱仪主要用于分析同位素、测定其质量、荷质比．
2．粒子通过加速电场有qU＝mv2．
3．能够经过速度选择器的粒子速度应满足
v＝．
4．粒子在磁场中的运动轨迹是半圆．
三、回旋加速器
在现代科学研究中，常常需要探讨物质的微观结构，要用能量很高的带电粒子去轰击各种原子核，必须用各种各样的加速器产生出速度很大的高能粒子．位于法国和瑞士边界的欧洲核子研究所的粒子加速器周长达27
km（如图中大圆），为什么加速器需要那么大的周长呢？
回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒的交流电压为U＝2×104
V，静止质子经电场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径r＝1
m，磁场的磁感应强度B＝0.5
T，质子的质量为1.67×10－27
kg，问：
（1）质子最初进入D形盒的动能多大？
（2）质子经回旋加速器最后得到的动能多大？
（3）交流电源的频率是多少？
回旋加速器的核心部分是两个D形的金属扁盒，两盒之间留有一个窄缝，在中心附近有粒子源，D形盒处在真空容器中，整个装置放在巨大电磁铁产生的匀强磁场中，并把两个D形盒分别接在高频电源两极上．
其工作原理是：
1．电场加速qU＝mv2
2．磁场约束偏转qvB＝
3．加速条件：加速电场的周期必须等于回旋周期．
4．带电粒子的最终能量：粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒的半径．所以Ekm＝mv2＝m（）2＝．
带电粒子的最大动能只与D形盒的半径R和磁感应强度B有关，与加速电压无关．
1．两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中．设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则（ ）．
A．r1＝r2，T1≠T2 B．r1≠r2，T1≠T2
C．r1＝r2，T1＝T2
D．r1≠r2，T1＝T2
2．如图所示，有a、b、c、d四个粒子，它们带同种电荷且电荷量相等，它们的速率关系为va＜vb＝vc＜vd，质量关系为ma＝mb＜mc＝md．进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器射出，由此可以判定（ ）．
A．射向P1的是a粒子
B．射向P1的是b粒子
C．射向A2的是c粒子
D．射向A2的是d粒子
3．如果回旋加速器的内部磁场的磁感应强度为B，带电粒子的质量为m，带电荷量为q，则关于回旋加速器的电场的周期下列说法中正确的是（ ）．
A．所加电压为直流电压，因此周期T为无穷大
B．所加电压为交流电压，因此周期为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期的一半，即T＝
C．所加电压为交流电压，其周期为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期，即T＝
D．所加电压为交流电压，其周期为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动周期的2倍，即T＝
4．如图有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的（ ）．
A．速度
B．质量
C．电荷
D．荷质比
5．有一回旋加速器，它的高频电源的频率为1.2×107
Hz，D形盒的半径为0.532
m，求加速氘核时所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多少？（氘核的质量为3.3×10－27
kg，氘核的电荷量为1.6×10－19
C）
提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记．
知识精华
技能要领
答案：
活动与探究1：答案：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动．
迁移与应用1：C 解析：三束粒子以相同的速度沿垂直于磁场方向进入匀强磁场，因此粒子做匀速圆周运动，则qvB＝
所以R＝
因此它们的半径大小之比为
Rp:R氚:Rα＝::＝1:3:2
由此可判断出C选项正确．
活动与探究2：答案：测量带电粒子的质量和分析同位素．
迁移与应用2：AB 解析：由加速电场可知粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，如题图所示，因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外，B正确；经过速度选择器时满足qE＝qvB，可知能通过狭缝P的带电离子的速率等于E/B，C错；带电离子进入磁场做匀速圆周运动则有R＝mv/qB，可见当v相同时，R∝，所以可以用来区分同位素，且R越大，比荷就越小，D错误．
活动与探究3：答案：由r＝可知，v与r成正比．
迁移与应用3：答案：（1）3.2×10－15
J （2）1.92×10－12
J （3）7.6×106
Hz
解析：（1）粒子在电场中加速，根据动能定理得
qU＝Ek－0 Ek＝qU＝2×104
eV＝3.2×10－15
J．
（2）粒子在回旋加速器的磁场中，绕行的最大半径为r，则有：
qvB＝mv2/r
解得：v＝
质子经回旋加速器最后获得的动能为
Ek′＝mv2＝m×（）2＝1.92×10－12
J．
（3）f＝＝＝7.6×106
Hz．
当堂检测
1．D 解析：电子在磁场中仅受到洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，其轨道半径为R＝，周期为T＝，在其他条件一样的情况下，速度越大则半径越大．而周期与运动速度无关，所以这两个电子运动周期一样．D正确．
2．A 解析：由通过速度选择器的粒子速度相等可知，应是b、c，由偏转方向知这些离子都带正电，由r＝知rc＞rb，所以射向A1的是c粒子，射向A2的是b粒子．又由于va＜vb，故射向P1的是a粒子，选项A正确．
3．C 解析：回旋加速器所加的电压为交变电压，其周期与带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期相等．即T＝．
4．AD 解析：区域Ⅰ是速度选择器，能通过该区域的粒子必须满足电场力与洛伦兹力大小相等，即Eq＝Bqv，所以所有沿直线通过该区域的粒子的速度相等．区域Ⅱ是一个偏转磁场，粒子进入该区域后做匀速圆周运动，轨道半径为R＝，由题干得知所有粒子偏转半径相同（打在同一点），所以他们的荷质比（＝）相等．故A、D正确．
5．答案：1.55
T 2.64×10－12
J
解析：氘核在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律qvB＝，周期T＝，解得圆周运动的周期T＝．
要使氘核每次经过电场均被加速，则其在磁场中做圆周运动的周期等于交变电压的周期，即T＝
所以B＝＝T＝1.55
T
设氘核的最大速度为v，对应的圆周运动的半径恰好等于D形盒的半径，所以v＝．
故氘核所能达到的最大动能
Ekm＝mv2＝m·（）2＝
＝J＝2.64×10－12J．
