2013-2014学年高中物理人教版选修1-1同步辅导与检测课件：2.4 磁场对运动电荷的

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磁 场

第四节

磁场对运动电荷的作用

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◆物理 选修1-1 (配人教版)◆回旋加速器

回旋加速器是利用磁场使带电粒子做回旋运动，在运动 中经高频电场反复加速的装置.如下图所示，1930年劳伦斯 提出其工作原理，1932年首次研制成功.它的主要结构是在 磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒(D形盒)隔开相对 放置，D形盒上加交变电压，其间隙处产生交变电场.置于 中心的粒子源产生带电粒子射出来，受到电场加速，在D形盒内不受电 场力，仅受磁极间磁场的洛伦兹力，

在垂直磁场平面内做圆周运动.绕行半圈的时间为πm/qB,其中q是粒 金品质 高追求 我们让你更放心！

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◆物理 选修1-1 (配人教版)◆子电荷量，m是粒子的质量，B是磁场的磁感应强度.如果D 形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中做圆周

运动的频率，则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上极性变号，粒子仍处于加速状态.由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子 的速度无关，因此粒子每绕行半圈受到一次加速，绕行半径 增大.经过很多次加速，粒子沿螺线形轨道从D形盒边缘引 出，能量可达几十兆电子伏特(MeV).回旋加速器所加速的

粒子的能量受制于随粒子速度增大的相对论效应，粒子的质量增大，粒子绕行周期变长，从而逐渐偏离了交变电场的加 速状态. 金品质 高追求 我们让你更放心！

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◆物理 选修1-1 (配人教版)◆一、洛伦兹力 磁场对________的作用力称为洛伦兹力. 二、洛伦兹力的方向 洛伦兹力方向的判定和安培力方向判定类似，也是用 ________,伸开左手，使拇指和其余四指________且在同一 个平面内，让磁感线穿过手心，________指向正电荷运动方 向(若为负电荷，应指向________).________所指方向即为 洛伦兹力的方向. 一、运动电荷 二、左手定则 垂直 金品质 高追求 四指 运动反方向 拇指

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◆物理 选修1-1 (配人教版)◆ 三、电子束的磁偏转及显像管的工作原理1.带电粒子________磁场方向射入，粒子沿圆轨道 运动. 2.影响洛伦兹力大小的因素有________和 ________. 3.显像管利用了________原理. 三、1.垂直 2.磁感应强度B 3.电子束的磁偏转 金品质 高追求 我们让你更放心！ 运动电荷的速度v

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◆物

理 选修1-1 (配人教版)◆磁场和电场对电荷的作用的区别 1.电荷在电场中一定要受到电场力的作用，而电荷在 磁场中不一定受磁场力作用.只有相对于磁场运动，且运动 方向与磁场方向不平行的电荷，才受磁场力作用.相对磁场

静止的电荷，或虽运动但运动方向与磁场方向平行的电荷不受磁场力作用. 2.电荷所受电场力的方向总是沿着电场线的切线(与电 场方向相同或相反);而运动电荷所受洛伦兹力的方向总是既 垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向. 金品质 高追求 我们让你更放心！

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◆物理 选修1-1 (配人教版)◆3.在匀强电场中，电荷受到的电场力是一个恒力； 而在匀强磁场中，运动电荷的速度大小或方向发生改变， 洛伦兹力也要发生变化.

4.电荷在电场中运动时，通常情况下电场力要对运动电荷做功；电荷在磁场中运动时，由于洛伦兹力方向与

电荷运动方向始终垂直，故洛伦兹力对电荷不做功.

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◆物理 选修1-1 (配人教版)◆关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是( ) A.电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止 在磁场中，可能受到洛伦兹力 B.电场力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对 在磁场中的电荷却不会做功 C.电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感 线上 D.只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用 解析：磁场对静止电荷没有洛伦兹力的作用，A错；当电 荷沿着等势面运动时，电场力对电荷不做功，B错；由左手定 则知，洛伦兹力的方向并不在磁感线上，C错. 答案：D 金品质 高追求 我们让你更放心！

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◆物理 选修1-1 (配人教版)◆变式迁移 1.有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( )

A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现

C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功 D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方 向平行

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◆物理 选修1-1 (配人教版)◆ 解析：通电直导线与磁场方向平行时，安培力等于零，故选项A错；安培力一定垂直磁场和电流所决定的平 面，即安培力方向一定垂直磁场方向，选项D错；洛伦兹 力也一定垂直磁场与速度方向决定的平面，即洛伦兹力 一定与运动方向垂直，洛伦兹力一定不做功，选项C错；

二者的关系为：安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，选项B正确. 答案：B

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