第二章 四
知识点一 洛伦兹力的方向
1．关于洛伦兹力的方向的判定，以下说法正确的是( )
A．用左手定则判定洛伦兹力的方向时，“四指指向”与电荷定向运动的方向相同
B．用左手定则判定洛伦兹力的方向时，“四指指向”与电荷运动形成等效电流方向相同
C．正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向即是该处磁场方向
D．若将在磁场中的运动电荷＋q换为－q且速度方向反向，则洛伦兹力方向不变
【答案】BD
【解析】运用左手定则时，“四指指向”应沿电荷定向移动形成的等效电流方向，而不一定沿电荷定向移动方向，因为负电荷定向移动形成电流的方向与其运动方向相反．通过左手定则所确定的洛伦兹力与磁场之间关系可知：两者方向相互垂直，而不是相互平行．
2．如下图所示是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对电荷作用力F的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B、v、F两两垂直)( )
【答案】AB
【解析】由左手定则可知四指指向正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指向的方向应与速度方向相反．因此，A、B选项正确，C、D选项错误．
3．如图所示，在阴极射线管正上方平行放置一根通有足够强的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．向纸里偏转 D．向纸外偏转
【答案】B
【解析】由安培定则可知直导线下面的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则并考虑负电荷运动的方向，相当于正电荷运动的相反方向，所以阴极射线受到向下的力而向下偏转，故B正确．
知识点二 洛伦兹力的理解
4．(2019年荆门期末)下列关于洛伦兹力的说法中，正确的是( )
A．粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能、速度均不变
B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D．只要粒子运动的速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
【答案】B
【解析】洛伦兹力对粒子不做功，粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变，速度大小不变，但速度方向发生变化，速度变化，故A错误；如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变，故B正确；洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向与电荷运动方向不一定垂直，故C错误；粒子速度大小相同，由f＝qvBsin θ可知，如果速度v与磁场B的夹角不同，洛伦兹力大小不同，即使洛伦兹力大小相同，速度方向不同，洛伦兹力方向不同，即洛伦兹力不同，故D错误．
5．(2019年重庆名校期中)关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是( )
A．放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用
B．带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用
C．因为安培力垂直于通电导线，故安培力对通电导线一定不做功
D．因为洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，故洛伦兹力对运动电荷一定不做功
【答案】D
【解析】当电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力作用，故A错误；当带电粒子运动方向与磁场方向在同一直线上时，带电粒子不受洛伦兹力，故B错误；安培力垂直于通电导线，导线的运动方向可以与安培力平行，故安培力可以做正功、负功，故C错误；因为洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，故洛伦兹力对运动电荷一定不做功，故D正确．
6．三个相同带电小球1、2、3，在重力场中从同一高度由静止开始落下，其中小球1通过一附加的水平方向匀强电场，小球2通过一附加的水平方向匀强磁场，设三个小球落到同一高度时的动能分别为E1、E2和E3，不计空气阻力，则( )
A．E1＝E2＝E3 B．E1>E2＝E3
C．E1E2>E3
【答案】B
【解析】对小球2、3只有重力做功，根据动能定理知，E2＝E3.对小球1，电场力和重力对它都做正功，故E1>E2＝E3，B正确．
知识点三 带电粒子在磁场中的偏转
7．沿着通有方向不断变化的电流的长直螺线管轴线射入一个电子，如图所示，则电子在螺线管中将做( )
A．圆周运动 B．匀速直线运动
C．匀加速直线运动 D．沿轴线来回运动
【答案】B
【解析】通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变．
8．(2019年温州期中)如图所示，将蹄形磁铁的两极置于阴极射线管的两侧，管中的阴极射线(高速运动的电子流)发生了偏转，其原因是运动的电子受到了( )
A．重力 B．摩擦力
C．电场力 D．洛伦兹力
【答案】D
【解析】高速电子流在磁场中运动，由于受到洛伦兹力的作用而发生偏转．故D正确，A、B、C错误．
9．如图所示，宇宙射线中存在高能带电粒子，假如大气层被破坏，这些粒子就会到达地球，从而给地球上的生命带来危害．根据地磁场的分布特点，判断下列说法中正确的是( )
A．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱
B．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极最弱
C．地磁场对宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同
D．地磁场对宇宙射线无阻挡作用
【答案】B
【解析】当带电粒子的运动方向与磁感线的方向在一条直线上时，磁场对它没有作用力，当带电粒子的运动方向与磁感线的方向垂直时，磁场对它的作用力最大．根据地磁场的方向和宇宙射线的入射方向不难判定，选项B正确．
10．(2019年兰州学业水平模拟)带电粒子M和N，先后以不同的速度沿PO方向射入圆形匀强磁场区域，运动轨迹如图所示．不计重力，下列分析正确的是( )
A．M带正电，N带负电 B．M和N都带正电
C．M带负电，N带正电 D．M和N都带负电
【答案】C
【解析】由轨迹可知N粒子受力向上，结合左手定则知该粒子带正电，同理M粒子受力向下，结合左手定则可知该粒子带负电．
11．(2019年佛山学业水平模拟)在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断正确的是( )
【答案】ABD
【解析】根据左手定则可得，磁感线穿过手心，四指指向正电荷的运动方向向右，大拇指指向洛伦兹力的方向，判断出来洛伦兹力向上，故A正确；根据左手定则可得，磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向向右，大拇指指向洛伦兹力的方向，判断出来洛伦兹力向下，故B正确；当速度与磁感线平行时，电荷不受洛伦兹力，故C错误；根据左手定则可得，磁感线穿过手心，四指指向负电荷运动的反方向向上，大拇指指向洛伦兹力的方向，判断出来洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D正确．故选ABD．
12．如图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子运动的速率均为v、电荷量均为q，试分析图中带电粒子所受洛伦兹力的方向．
【答案】(a)因为v⊥B，所以洛伦兹力方向与v垂直斜向左上
(b)洛伦兹力方向垂直纸面向里
(c)由于v与B平行，所以不受洛伦兹力作用
(d)因为v⊥B，所以洛伦兹力方向与v垂直斜向左上
课件31张PPT。四 磁场对运动电荷的作用1．知道什么是洛伦兹力，知道影响洛伦兹力方向的因素．
2．会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中运动方向的问题．
3．了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用．一、洛伦兹力
1．定义：磁场对____________有力的作用．我们把这种力叫做洛伦兹力．
2．电子束在磁场中的偏转
(1)现象：①没有磁场时，电子束沿________运动．
②把电子射线管放入磁场后，电子束的径迹发生了________．运动电荷 直线 弯曲
(2)结论：①运动电荷在磁场中会受到_________的作用．
②磁场对电荷作用力的方向与____________有关，也与__________________有关．磁场的力磁场方向电荷运动方向二、洛伦兹力的方向
1．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力，在宏观上表现为导线受到了________．
2．用左手定则判断——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，让磁感线垂直________进入，并使四指指向________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．负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷受洛伦兹力的方向________．
温馨提示 带电粒子受到的洛伦兹力一定垂直它的运动方向，故洛伦兹力不做功．安培力掌心正电荷拇指相反
三、电子束的磁偏转
1．由于______________的作用，电子束能在磁场中发生______，叫做磁偏转．
2．电视显像管应用了电子束________的原理．受洛伦兹力偏转磁偏转一、对洛伦兹力的理解
磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．是由荷兰物理学家洛伦兹首先提出的．
1．洛伦兹力的方向
(1)安培力实际上是大量运动电荷在磁场中受洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力的方向也可由左手定则判定．(2)左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向(若是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向．
①决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)，速度方向，磁感应强度的方向．当电荷电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变．②在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面．
③电荷运动的方向和磁感应强度B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度v的方向．
2．洛伦兹力的大小
电荷在磁场中受洛伦兹力的大小与电荷量q、电荷运动的速度v的大小、磁场的磁感应强度B的大小、速度v的方向以及磁感应强度B的方向都有关．
(1)当v＝0时，洛伦兹力F＝0，即静止的电荷不受洛伦兹力．
(2)当v≠0，且v∥B时，洛伦兹力F＝0，即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力．
(3)当v≠0，且v⊥B时，洛伦兹力F最大，即运动方向与磁场方向垂直时，所受洛伦兹力最大．
二、洛伦兹力与安培力的区别和联系
1．区别
(1)洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力．
(2)洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功．2．联系
(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释．
(2)大小关系：导线静止时F安＝NF洛(N是导体中定向运动的电荷数)．
(3)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则进行判断．思考与讨论
[教材第38页上]
点拨 电荷所受洛伦兹力的方向用左手定则判断．
伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指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相反．
教材图2.4－1中的方向是正确的．教材资料分析思考与讨论
[教材第38页下]
点拨 1.电子束打在A点，说明电子束在磁场中受到了向上的洛伦兹力作用，由左手定则可判知此时磁场应垂直纸面向外．
2．电子束打在B点，说明电子束在磁场中受到了向下的洛伦兹力作用，偏转磁场应该垂直纸面向里．
3．电子束由中心O逐渐向A点移动，这说明电子束在偏转磁场中所受洛伦兹力逐渐增大，偏转磁场逐渐增强．洛伦兹力的方向图2－4－1
解析 偏转线圈由两个“U”形螺线管组成，由安培定则知右端都是N极，左端都是S极，O处磁场水平向左，由左手定则可判断出电子所受的洛伦兹力向上，电子向上偏转，D正确．
答案 D
借题发挥 安培定则是用来判断电流的磁场方向的，又叫右手螺旋定则．左手定则是用来判断安培力或洛伦兹力方向的．两个定则的功能要记牢，使用时左、右手的形状要记清．【答案】A
【解析】A图中电子向右运动，磁场向下，则由左手定则可知，洛伦兹力方向垂直纸面向外，故A正确；B图中磁场向里，负电荷运动方向向右，所以洛伦兹力向下，故B错误；C图中电子向上运动，磁场垂直纸面向里，则由左手定则可知，电子受力向右，故C错误；D图电子运动方向与磁场方向相互平行，故电子不受洛伦兹力，故D错误．带电粒子在磁场中的运动图2－4－2解析 E和B沿水平方向并与电子运动方向平行(相同或相反)，则洛伦兹力F＝0，只受电场力作用且电场力与电子速度方向共线，电子不会偏转，故选项A、B正确；若E竖直向上，B垂直纸面向外，则电场力竖直向下，电子受到的洛伦兹力竖直向上，当电场力和洛伦兹力相等时，合力为0，电子不偏转，故选项C正确，选项D错误．
答案 ABC
借题发挥 (1)电荷在电场中一定受电场力．
(2)电荷在磁场中：①静止或沿磁感线运动时，不受磁场力；②与磁场方向存在夹角运动时受洛伦兹力；③运动方向垂直磁场时，洛伦兹力最大．2．(2019年延安名校检测)电子以速度v垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B的匀强磁场中，受到磁场的洛伦兹力做圆周运动，关于洛伦兹力做功说法正确的是( )
A．洛伦兹力做正功 B．洛伦兹力做负功
C．洛伦兹力不做功 D．无法判断
【答案】C
【解析】由于洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力始终不做功．故C正确，A、B、D错误．1．(2019年盐城名校检测)带正电的粒子在垂直于纸面向里的匀强磁场中运动，四位同学画出该粒子所受的洛伦兹力如图所示，其中正确的是( )
A．F1
B．F2
C．F3
D．F4
【答案】C洛伦兹力的方向【解析】粒子带正电，根据左手定则，让磁场穿过手心，四指指向正电荷的运动方向，则大拇指所指的方向为洛伦兹力的方向，由图可知F3正确．故C正确，A、B、D错误．2．如图2－4－4所示各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三个中的两个，试标出另一个的方向．【解析】用左手定则判断，对－q，四指应指向其运动方向的反方向．分别可得：(1)图中＋q受洛伦兹力方向垂直于v斜向左；(2)图中－q受洛伦兹力方向垂直于v水平向左；(3)图中－q运动方向平行于斜面向下；(4)图中匀强磁场方向为垂直纸面向外．
【答案】见解析3．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )
A．竖直向下沿直线射向地面
B．相对于预定地点，稍向东偏转
C．相对于预定地点，稍向西偏转
D．相对于预定地点，稍向北偏转
【答案】B带电粒子在磁场中的运动
【解析】地球表面地磁场方向由南向北，质子带正电．根据左手定则可判定，质子在赤道上空竖直下落过程中受到的洛伦兹力方向向东．故选B.4．(2019年南京学业模拟)如图所示，带正电的离子束水平向右经过条形磁铁正上方时，离子束的偏转方向是( )
A．向上
B．向下
C．垂直纸面向内
D．垂直纸面向外
【答案】D
【解析】磁铁的正上方磁场方向向上，由左手定则可判断出正离子受力方向为垂直纸面向外．则D正确，A、B、C错误．
