1.2 磁场对运动电荷的作用力 考点分类提优讲义-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

本讲义聚焦磁场对运动电荷的作用力这一核心知识点，从安培力（宏观表现）过渡到洛伦兹力（微观本质），系统梳理左手定则判断方向、F=qvBsinθ计算大小的规律，延伸至显像管磁偏转原理，搭建完整知识支架。 资料通过“重难诠释”对比洛伦兹力与安培力，培养科学思维中的模型建构与推理能力，考向结合地磁场、显像管等实例，强化物理观念应用。典例与变式题设计，课中辅助教师系统授课，课后助力学生巩固练习，有效查漏补缺。

1.2磁场对运动电荷的作用力 1.会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2.会使用洛伦兹力的公式进行简单计算。 3.了解显像管的原理。 考点一　洛伦兹力 1.洛伦兹力 (1)定义：运动电荷在磁场中受到的力． (2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现． 2．洛伦兹力的方向 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；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时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． 3．洛伦兹力的大小 (1)当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ. (2)当v⊥B时，F＝qvB. (3)当v∥B时，F＝0. 【重难诠释】 1．洛伦兹力与安培力的关系 分类 洛伦兹力 安培力 区别 单个运动的带电粒子所受到的磁场力 通电直导线所受到的磁场力 洛伦兹力不做功 安培力可以做功 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本质； ②方向关系：洛伦兹力与安培力均可用左手定则进行判断 2.洛伦兹力的大小 洛伦兹力的大小：F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角． (1)当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大． (2)当θ＝0时，v∥B，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力． 考点二　电子束的磁偏转 1．显像管的构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成． 2．显像管的原理 (1)电子枪发射高速电子． (2)电子束在磁场中偏转． (3)荧光屏被电子束撞击时发光． 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动． 考向1 洛伦兹力的方向 【典例】（25-26高二上·天津南开附中·月考）下列有关运动电荷和通电导线受到磁场对它们的作用力方向判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．根据左手定则，负电荷受到的洛伦兹力方向向右，故A正确； B．正电荷速度方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力的作用。故B错误； C．根据左手定则，通电导线受到的安培力向左，故C错误； D．电流方向与磁场方向平行，通电导线不受安培力的作用，故D错误。 故选A。 【变式1】（25-26高二下·兰州新区·期末）在如图所示的四幅图中，对通电直导线所受安培力F或带电粒子所受洛伦兹力F洛的方向判断正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．磁感应强度方向垂直纸面向里，电流方向向左，根据左手定则，安培力方向应向下，故A错误； B．磁感应强度方向垂直纸面向外，电流方向向右，根据左手定则，安培力方向向下，故B正确； C．正电荷向右运动，磁感应强度方向垂直纸面向里，根据左手定则，洛伦兹力方向应向上，故C错误； D．负电荷向右运动，磁感应强度方向垂直纸面向里，正电荷所受洛伦兹力方向向上，负电荷受力方向与之相反，故洛伦兹力方向应向下，故D错误。 故选B。 【变式2】（25-26高二下·江苏江阴·学情调研）地磁场是地球孕育生命的必要条件，它保护生物免受宇宙高能粒子射线的伤害，现有一束正电粒子正对于赤道表面射入，已知在赤道上空，地磁场的水平分量方向为从南往北，则在地磁场作用下粒子的偏转方向为（     ） A．向东 B．向西 C．向北 D．向南 【答案】A 【详解】首先明确各物理量方向：正对赤道表面射入的正粒子，速度方向为竖直向下（指向地心）；赤道上空地磁场水平分量方向为从南向北。 根据左手定则判断方向：伸开左手，让向北的磁感线从掌心穿入（掌心朝南），四指指向正电荷的运动方向（竖直向下），大拇指指向即为洛伦兹力方向，推导得该方向为向东，粒子将沿洛伦兹力方向向东偏转。 故选A。 考向2 洛伦兹力的大小 【典例】（25-26高三上·厦门一中·月考）如图所示，光滑水平桌面上有一轻质光滑绝缘管道，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，绝缘管道在水平外力F（图中未画出）的作用下以速度向右匀速运动。管道内有一带正电小球，初始位于管道端且相对管道速度为0，一段时间后，小球运动到管道端，小球质量为，电量为，管道长度为l，小球直径略小于管道内径，则小球从端运动到端过程中，外力做功的平均功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】小球沿管方向，根据牛顿第二定律可得 解得 根据运动学公式可得， 小球到达N端的速度为 根据动能定理有 解得 故选A。 【变式1】（25-26高二下·兰州新区贺阳高级中学·期中）如图所示，带正电物体（视为点电荷）静置于光滑绝缘水平面（足够长）上，空间存在垂直于纸面向外的匀强磁场。某时刻将水平向右的恒力作用在该物体上，之后该物体会（    ） A．先做加速度减小的加速运动后做匀加速直线运动 B．先做加速度减小的加速运动后做匀速直线运动 C．先做加速度减小的加速运动后做减速运动直至静止 D．做匀加速直线运动 【答案】D 【详解】带正电物体在F作用下向右运动，磁场垂直纸面向外，根据左手定则，洛伦兹力为竖直向下，大小，随速度增大而增大，物体对水平面压力也越来越大，由于水平面是光滑的，不存在摩擦力，物体水平方向只受恒力，即为物体合力。根据牛顿第二定律，加速度，得加速度大小恒定，方向不变，因此物体做匀加速直线运动。 故选D。 【变式2】（多选）如图所示，空间有一垂直纸面向里磁感应强度为0.25T的匀强磁场，质量M=0.4kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置质量m=0.1kg带电量为0.4C的负电荷滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数μ=0.25，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左、大小F=0.5N的恒力，g取，则在以后的运动过程中（　　） A．滑块做匀加速直线运动 B．滑块匀加速运动的时间t=6s C．滑块匀加速结束时的速度v1=8m/s D．滑块最终的速度为v2=10m/s 【答案】BD 【详解】A．F刚作用在木板上时，假设滑块与木板间不产生相对滑动，则整体的加速度大小为 滑块与木板间的摩擦力大小为 则假设成立，故刚开始时，滑块随木板一起向左做匀加速直线运动，随着速度增大，滑块所受向上的洛伦兹力越来越大，滑块对木板的压力越来越小，滑块与木板间的最大静摩擦力越来越小，当滑块与木板间的最大静摩擦力减小到0.1N时，滑块与木板间开始出现相对滑动，此后随着滑块继续向左加速，所受洛伦兹力继续增大，滑块对木板的压力继续减小，滑块所受摩擦力继续减小，滑块的加速度也继续减小，当滑块所受洛伦兹力等于滑块重力时，滑块对木板压力为零，此时滑块的速度达到最大，故A错误； C．滑块匀加速结束时，对滑块有 解得，故C错误； B．滑块匀加速运动的时间，故B正确； D．滑块最终的速度满足 解得，故D正确。 故选BD。 考向3 电子束的磁偏转 【典例】（25-26高二下·江苏盐城·期末）如图所示，电子枪发射高速电子，经偏转线圈产生的偏转磁场发生偏转，打在荧光屏上点。垂直于纸面向内看，偏转磁场的方向可能是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．图中磁场方向垂直纸面向里，由于电子带负电，根据左手定则可知，电子向下偏转，不可能打在荧光屏上点，故A错误； B．图中磁场方向垂直纸面向外，由于电子带负电，根据左手定则可知，电子向上偏转，可能打在荧光屏上点，故B正确； C．图中磁场方向平行纸面向下，由于电子带负电，根据左手定则可知，电子向外偏转，不可能打在荧光屏上点，故C错误； D．图中磁场方向平行纸面向上，由于电子带负电，根据左手定则可知，电子向里偏转，不可能打在荧光屏上点，故D错误。 故选B。 【变式1】（25-26高二上·石家庄精英中学·第三次调研）加速电场、偏转电场与荧光屏组成的示波管结构示意图如图甲所示；如图乙是显像管的原理示意图，电子束经过电子枪加速后，进入偏转磁场偏转，不加磁场时，电子束打在荧光屏的正中点O，若使偏转磁场逐渐变化，打在荧光屏上的电子束会移动，忽略电子重力，下列说法正确的是（　　） A．甲图中，偏转电场仅改变速度的方向不改变速度的大小 B．甲图中，荧光屏上不可能产生倾斜亮线 C．乙图中，电子束在偏转的过程中，洛伦兹力可使电子的速度增加 D．乙图中，电子束由向移动的过程，偏转磁场方向垂直纸面向外，且磁感应强度大小逐渐增大 【答案】D 【详解】A．甲图中，电子在偏转电场中受到电场力作用，电场力方向与电子初速度方向垂直。电场力对电子做正功，根据动能定理，电子的动能增加，速度的大小也增加。因此，偏转电场既改变电子速度的方向，也改变其大小。故A错误； B．甲图中，如果在竖直偏转板和水平偏转板上同时施加随时间变化的电压，电子束就会在两个方向上同时发生偏转。例如，同时施加线性的扫描电压，电子束在荧光屏上的落点就会沿一条倾斜的直线移动，形成倾斜亮线。故B错误； C．乙图中，电子束在偏转磁场中受到的力是洛伦兹力。洛伦兹力的方向始终与电子的运动速度方向垂直，所以洛伦兹力对电子不做功。根据动能定理，电子的动能不变，速度的大小（速率）也不变，只改变速度的方向。故C错误； D．乙图中，电子束从左向右运动，带负电。要使电子束向上偏转至A点，所受的洛伦兹力必须向上。根据左手定则可以判断出磁场方向应垂直纸面向外。电子束由O向A移动，偏转的距离增大，说明电子束在磁场中偏转的半径减小。根据带电粒子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力则有 解得电子圆周运动的半径 在电子的速度v、质量m和电荷量e不变的情况下，半径r减小，则磁感应强度B必须增大。故D正确。 故选D。 一、单选题 1．（25-26高三上·宜兴一中·月考）用轻质绝缘细绳悬挂带正电的小球，小球可视为质点，如图1所示。将装置分别放入图2所示的匀强电场，图3所示的匀强磁场中。将小球从偏离竖直方向左侧的一个小角度θ（θ<5°）位置由静止释放，在图中三种情况下，小球均在竖直平面内周期性往复运动，周期分别为T1、T2、T3，小球第1次到达轨迹最低点时的速度大小分别为v1、v2、v3，拉力大小分别为F1、F2、F3，不计空气阻力。图中三种情况，下列说法错误的是（　　） A．图1和图3的小球在运动过程中机械能都守恒 B．三个小球运动的周期大小关系T2 < T1 = T3 C．三个小球第1次到达最低点时拉力大小关系F2 > F1> F3 D．三个小球第1次到达最低点时的速度大小关系v1 < v3< v2 【答案】D 【详解】A．图1中只有重力做功，机械能守恒；图3中洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功，只有重力做功，机械能也守恒，故A正确，不符合题意； B．单摆周期公式为 ​​，为等效重力加速度。图1： ，； 图2：小球带正电，电场力向下，等效重力加速度 ，因此 图3：洛伦兹力沿绳子方向，不提供切向回复力，切向回复力和图1相同，因此 ​ 周期关系为，故B正确，不符合题意； D．由动能定理得第一次到最低点的速度，图1、图3： 得 图2： 解得 可得，故D错误，符合题意； C．最低点由向心力公式分析，图1： ​​ 得 图2： 得 图3：小球从左侧释放，最低点速度向右，磁场向里，由左手定则得洛伦兹力向上 代入得，即 综上可得F2> F1> F3，故C正确，不符合题意。 故选D。 2．（2026·江苏·高考）平面内存在垂直平面向外的匀强磁场，一电子垂直磁场射入，不计空气阻力。如图所示，则电子偏转的轨迹可能是（   ） A．a B．b C．c D．d 【答案】A 【详解】由于不计空气阻力，则电子做匀速圆周运动，且根据左手定则可知电子向左偏转，可知电子偏转的轨迹为圆弧的一部分。 故选A。 3．（25-26高二下·淮阴师院附中·学情调研）如图所示，倾斜的绝缘圆管内部光滑且足够长，匀强磁场垂直圆管所在的竖直平面。带负电小球沿圆管（小球直径略小于管直径）由静止下滑，不计空气阻力，该过程中小球（　　） A．做匀变速直线运动 B．所受圆管的弹力方向始终不变 C．所受圆管的弹力先减小后不变 D．所受洛伦兹力是变力，因此无法定量求解其冲量的大小 【答案】A 【详解】A．根据左手定则可知，带负电的小球受到的洛伦兹力方向始终垂直圆管向上，由于圆管内部光滑，没有摩擦力，所以小球所受重力沿圆管向下的分力提供合外力，设圆管与水平方向的夹角为，则根据牛顿第二定律有 解得 即加速度恒定，所以小球做匀变速直线运动，故A正确； BC．小球刚进入圆管时，圆管对小球的弹力垂直于圆管向上，在垂直圆管方向根据平衡关系有 由于小球沿圆管向下做匀加速直线运动，速度逐渐增大，洛伦兹力逐渐增大，所以圆管对小球的弹力先垂直圆管向上减小；当洛伦兹力增大到大于后，圆管对小球的弹力将垂直于圆管向下，此时在垂直圆管方向根据平衡关系有 故随着速度的增大，圆管对小球的弹力将反向增大，所以圆管对小球的弹力先减小后反向增大，故BC错误； D．小球沿着圆管向下做匀加速直线运动，其速度表达式为 则小球沿着圆管向下运动的过程中，洛伦兹力的表达式为 可知小球受到的洛伦兹力与运动时间呈线性关系，故洛伦兹力冲量的表达式为 又因为小球沿着圆管向下运动的位移为 联立解得洛伦兹力的冲量为 即虽然小球所受的洛伦兹力是变力，但只要知道小球沿着圆管向下运动的位移，就能求出洛伦兹力冲量，故D错误。 故选A。 4．（24-25高二上·江苏兴化·期末）从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子。这些高能带电粒子到达地球后会对地球上的生命造成危害，但由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对地球上的生命起到保护作用。如图所示，假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，则下列说法正确的是（　　） A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同 B．由于南北极磁场最强，因此阻挡作用最强 C．沿地球赤道平面射来的高能正电荷向东偏转 D．沿地球赤道平面射来的高能负电荷向南偏转 【答案】C 【详解】A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用取决于洛伦兹力的大小。在南北两极，宇宙射线垂直射向地球表面，速度方向与地磁场方向几乎平行，根据 洛伦兹力很小，粒子容易沿磁感线进入大气层，阻挡作用最弱；在赤道处，速度方向与磁场方向垂直，洛伦兹力最大，阻挡作用最强。故A错误； B．由A项分析可知，南北极处虽然磁场较强，但粒子速度方向与磁场方向平行，洛伦兹力很小，阻挡作用最弱。故B错误； C．地磁场在赤道处的方向是由南向北。沿地球赤道平面射来的高能正电荷，速度方向垂直射向地球表面。根据左手定则判断，正电荷受力向东，即正电荷向东偏转。故C正确； D．沿地球赤道平面射来的高能负电荷，受力方向与正电荷相反，应向西偏转。故D错误； 故选C。 5．（2026·镇江第一中学·适应性训练）螺线管中通入如图所示的电流i，一电子沿螺线管轴线向右射入螺线管内，忽略电子的重力，则（　　） A．螺线管轴线上磁场方向向左 B．电子受到的洛伦兹力向右 C．电流i越小，螺线管轴线上磁场越弱 D．电流i越小，电子通过螺线管时间越短 【答案】C 【详解】A．由题图可知，电流从左侧导线流入，根据线圈绕向，利用安培定则判断，螺线管轴线上磁场方向向右，故A错误； B．电子沿轴线向右射入，速度方向与磁场方向平行，即，根据可知电子不受洛伦兹力，故B错误； C．通电螺线管内部磁场强弱与电流大小有关，电流越小，螺线管轴线上磁场越弱，故C正确； D．电子不受洛伦兹力，忽略重力，电子做匀速直线运动，通过螺线管的时间与电流无关，故D错误； 故选C。 6．（25-26高二上·内蒙古包头·期末）如图所示，在空间内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一个点电荷固定在磁场中的O点，另一个带负电的粒子（不计重力）在水平面内恰好做匀速圆周运动。粒子在图示位置时，突然撤去匀强磁场，用实线表示撤去匀强磁场之前粒子的运动轨迹，用虚线表示撤去匀强磁场之后粒子的运动轨迹，则粒子的运动轨迹可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】粒子带负电，根据左手定则可知洛伦兹力背离圆心，则点电荷一定带正电，此时洛伦兹力的大小一定小于库仑力，且O点在实线轨迹的圆心处；若突然撤去匀强磁场，运动粒子不再受到洛伦兹力的作用，粒子受到的库仑力大于粒子做圆周运动所需向心力，故粒子做近心运动。 故选B。 7．（25-26高二上·江苏连云港·期中）如图所示，电子的电荷量为e，以速率v沿着与磁场垂直的方向射入磁感应强度为B的匀强磁场中，则电子受到的洛伦兹力多大（　　） A．evB B．evBsin C．evBcos D．0 【答案】A 【详解】图中电子运动方向与磁场方向垂直，受到的洛伦兹力，电子的电荷量为，所以电子受到的洛伦兹力为 故选A。. 8．（25-26高二上·天津第三中学·月考）如图所示，在示波器下方有一根与示波器轴线平行放置的通电直导线，直导线中的电流方向向右，在该电流的影响下，关于示波器中的电子束的下列说法正确的是（示波器内两个偏转电场的偏转电压都为零，不考虑地磁场的影响）（　　） A．电子束将向下偏转，电子的速率保持不变 B．电子束将向外偏转，电子的速率逐渐增大 C．电子束将向上偏转，电子的速率保持不变 D．电子束将向里偏转，电子的速率逐渐减小 【答案】C 【详解】由安培定则可知，电流在电子运动的位置产生的磁场向外，根据左手定则可知，电子束将向上偏转；由于洛伦兹力对电子不做功，故电子的速率保持不变。 故选C。 9．（24-25高二下·盐城·期末）如图所示，放射性元素镭放射出三种射线，虚线内是匀强磁场，其方向垂直纸面向外。能正确反映三种射线在磁场中运动轨迹的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】射线带正电，由左手定则可以判断其在磁场中受到向右的洛伦兹力作用，有向右的加速度，运动轨迹向右弯曲； 射线带负电，由左手定则可以判断其在磁场中受到向左的洛伦兹力作用，有向左的加速度，运动轨迹向左弯曲； 射线不带电，在磁场中不受磁场力作用，没有加速度，运动轨迹为直线； 根据洛伦兹力提供向心力 解得由于粒子的速度约等于光速设为0.1倍左右，质量为粒子的1800倍，粒子速度约等于光速设为0.99倍，故粒子的轨道半径较大。 故选B。 10．（24-25高二下·江都中学&高邮中学·期中）显像管原理示意图如图所示，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，需要在管径上安装偏转线圈以产生偏转磁场，要使电子束打在A点，偏转磁场的方向可能正确的是 （　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】要使电子束打在A点，即电子数受向上的洛伦兹力，根据左手定则可知，偏转磁场的方向可能垂直纸面向外。 故选D。 11．（24-25高二下·江苏镇江·期中）如图所示，显像管内电子枪射出的电子束射向荧光屏，若不加磁场，电子束将沿图中虚线打在荧光屏的中心。用一条形磁铁的极靠近显像管，电子束将（　　） A．向纸外偏转 B．向纸内偏转 C．向上偏转 D．向下偏转 【答案】A 【详解】示波管下方磁体S极靠近时，电子束通过的路径上有竖直向下的磁场；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力方向垂直纸面向外，即电子束向纸面外侧偏转。 故选A。 12．（24-25高二上·安徽合肥·期末）如图，在一通有恒定电流的长直导线的右侧，有一带正电的粒子以初速度v0沿平行于导线的方向射出。粒子重力及空气阻力均忽略不计，现用虚线表示粒子的运动轨迹，则下列选项中可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】长直导线通有恒定电流，电流方向向上，在长直导线右侧，磁场方向垂直纸面向里； 根据左手定则可知粒子所受洛伦兹力方向向左，粒子会向靠近导线的方向偏转。 故选A。 13．（24-25高二下·江苏苏州·期中）如图所示，光滑绝缘直杆倾角为，杆上套一带负电的小球，匀强磁场的方向垂直于杆所在竖直平面。给小球一沿杆向上的初速度，不计空气阻力，小球从开始运动到返回出发点的过程中（　　） A．机械能减小 B．最大上滑位移为 C．上滑时间小于下滑时间 D．下滑时受到杆的弹力一定先减小后增大 【答案】B 【详解】A．小球运动过程中，受到竖直向下的重力、与杆垂直的洛伦兹力和弹力的作用，由于洛伦兹力和弹力不做功，所以小球的机械能守恒，故A错误； BC．小球上滑时，根据牛顿第二定律有 小球下滑时，根据牛顿第二定律有 所以小球上滑和下滑的加速度相等，即 则根据对称性可知，小球上滑的时间和下滑的时间相等；根据运动学公式可知，小球向上滑动的最大位移为，故B正确，C错误； D．小球向下滑动时受到竖直向下的重力、垂直杆向上的洛伦兹力以及与杆垂直的弹力，根据可知，当小球向下加速时，其受到的洛伦兹力逐渐增大，若小球回到出发点时，其受到的洛伦兹力仍小于其重力垂直杆方向的分力，则根据平衡条件可知，杆对小球弹力的方向一直垂直杆斜向上，且大小一直减小；若小球回到出发点之前的某一瞬间，小球受到的洛伦兹力就增大到等于小球重力垂直杆方向的分力，则此时杆的弹力减小为0，之后根据平衡条件可知，杆对小球弹力的方向将由垂直杆斜向上变成垂直杆斜向下，且大小将随着速度的增大而增大，所以下滑时小球受到杆弹力的大小可能一直减小，也可能先减小后增大，故D错误。 故选B。 14．（24-25高三上·北京房山·期末）一束射线从气泡室底部进入而没有留下痕迹，气泡室中充满液态氢。这束射线从一个氢原子中打出一个电子，同时光子自身转变成一对正、负电子对（分别称为正电子、负电子），其径迹如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里，正、负电子质量相等，则下列说法正确的是（　　） A．左侧螺旋轨迹为负电子运动的轨迹 B．正电子，负电子所受洛伦兹力大小时刻相等 C．分离瞬间，正电子速度大于负电子速度 D．正电子，负电子和被打出的电子的动能均保持不变 【答案】C 【详解】A．匀强磁场的方向垂直照片平面向里，根据粒子运动轨迹结合左手定则可知，左侧螺旋轨迹为正电子运动的轨迹，右侧螺旋轨迹为负电子运动的轨迹，故A错误； BC．根据洛伦兹力提供向心力有 解得 根据运动轨迹可知正电子与负电子分离瞬间，左侧正电子的轨迹半径大于右侧负电子的轨迹半径，故分离瞬间，正电子速度大于负电子速度，正电子、负电子所受洛伦兹力大小为 正电子、负电子的速度大小不是时刻相等，则正电子、负电子所受洛伦兹力大小不是时刻相等，故B错误，C正确； D．正、负电子在气泡室运动时，根据轨迹可知运动的轨迹半径逐渐减小，则速度逐渐减小，动能逐渐减小，被打出的电子，在气泡室中克服阻力做功，动能也逐渐减小，故D错误。 故选C。 15．（24-25高二上·浙江慈溪·期末）如图所示，竖直通电长直导线中的电流I方向向上，绝缘的光滑水平面上P处有一带正电小球从图示位置以初速度水平向右运动，小球始终在水平面内运动，运动轨迹用实线表示，若从上向下看，则小球的运动轨迹可能是图中的（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由右手螺旋定则可知通电导线产生的磁场方向与水平面平行，由左手定则可知带电小球受到的洛伦兹力方向始终在竖直方向，小球水平方向不受力，所以小球将做匀速直线运动。 故选A。 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.2磁场对运动电荷的作用力 1.会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2.会使用洛伦兹力的公式进行简单计算。 3.了解显像管的原理。 考点一　洛伦兹力 1.洛伦兹力 (1)定义：运动电荷在磁场中受到的力． (2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现． 2．洛伦兹力的方向 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；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时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． 3．洛伦兹力的大小 (1)当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ. (2)当v⊥B时，F＝qvB. (3)当v∥B时，F＝0. 【重难诠释】 1．洛伦兹力与安培力的关系 分类 洛伦兹力 安培力 区别 单个运动的带电粒子所受到的磁场力 通电直导线所受到的磁场力 洛伦兹力不做功 安培力可以做功 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本质； ②方向关系：洛伦兹力与安培力均可用左手定则进行判断 2.洛伦兹力的大小 洛伦兹力的大小：F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角． (1)当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大． (2)当θ＝0时，v∥B，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力． 考点二　电子束的磁偏转 1．显像管的构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成． 2．显像管的原理 (1)电子枪发射高速电子． (2)电子束在磁场中偏转． (3)荧光屏被电子束撞击时发光． 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动． 考向1 洛伦兹力的方向 【典例】（25-26高二上·天津南开附中·月考）下列有关运动电荷和通电导线受到磁场对它们的作用力方向判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式1】（25-26高二下·兰州新区·期末）在如图所示的四幅图中，对通电直导线所受安培力F或带电粒子所受洛伦兹力F洛的方向判断正确的是（     ） A． B． C． D． 【变式2】（25-26高二下·江苏江阴·学情调研）地磁场是地球孕育生命的必要条件，它保护生物免受宇宙高能粒子射线的伤害，现有一束正电粒子正对于赤道表面射入，已知在赤道上空，地磁场的水平分量方向为从南往北，则在地磁场作用下粒子的偏转方向为（     ） A．向东 B．向西 C．向北 D．向南 考向2 洛伦兹力的大小 【典例】（25-26高三上·厦门一中·月考）如图所示，光滑水平桌面上有一轻质光滑绝缘管道，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，绝缘管道在水平外力F（图中未画出）的作用下以速度向右匀速运动。管道内有一带正电小球，初始位于管道端且相对管道速度为0，一段时间后，小球运动到管道端，小球质量为，电量为，管道长度为l，小球直径略小于管道内径，则小球从端运动到端过程中，外力做功的平均功率为（　　） A． B． C． D． 【变式1】（25-26高二下·兰州新区贺阳高级中学·期中）如图所示，带正电物体（视为点电荷）静置于光滑绝缘水平面（足够长）上，空间存在垂直于纸面向外的匀强磁场。某时刻将水平向右的恒力作用在该物体上，之后该物体会（    ） A．先做加速度减小的加速运动后做匀加速直线运动 B．先做加速度减小的加速运动后做匀速直线运动 C．先做加速度减小的加速运动后做减速运动直至静止 D．做匀加速直线运动 【变式2】（多选）如图所示，空间有一垂直纸面向里磁感应强度为0.25T的匀强磁场，质量M=0.4kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置质量m=0.1kg带电量为0.4C的负电荷滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数μ=0.25，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左、大小F=0.5N的恒力，g取，则在以后的运动过程中（　　） A．滑块做匀加速直线运动 B．滑块匀加速运动的时间t=6s C．滑块匀加速结束时的速度v1=8m/s D．滑块最终的速度为v2=10m/s 考向3 电子束的磁偏转 【典例】（25-26高二下·江苏盐城·期末）如图所示，电子枪发射高速电子，经偏转线圈产生的偏转磁场发生偏转，打在荧光屏上点。垂直于纸面向内看，偏转磁场的方向可能是（     ） A． B． C． D． 【变式1】（25-26高二上·石家庄精英中学·第三次调研）加速电场、偏转电场与荧光屏组成的示波管结构示意图如图甲所示；如图乙是显像管的原理示意图，电子束经过电子枪加速后，进入偏转磁场偏转，不加磁场时，电子束打在荧光屏的正中点O，若使偏转磁场逐渐变化，打在荧光屏上的电子束会移动，忽略电子重力，下列说法正确的是（　　） A．甲图中，偏转电场仅改变速度的方向不改变速度的大小 B．甲图中，荧光屏上不可能产生倾斜亮线 C．乙图中，电子束在偏转的过程中，洛伦兹力可使电子的速度增加 D．乙图中，电子束由向移动的过程，偏转磁场方向垂直纸面向外，且磁感应强度大小逐渐增大 一、单选题 1．（25-26高三上·宜兴一中·月考）用轻质绝缘细绳悬挂带正电的小球，小球可视为质点，如图1所示。将装置分别放入图2所示的匀强电场，图3所示的匀强磁场中。将小球从偏离竖直方向左侧的一个小角度θ（θ<5°）位置由静止释放，在图中三种情况下，小球均在竖直平面内周期性往复运动，周期分别为T1、T2、T3，小球第1次到达轨迹最低点时的速度大小分别为v1、v2、v3，拉力大小分别为F1、F2、F3，不计空气阻力。图中三种情况，下列说法错误的是（　　） A．图1和图3的小球在运动过程中机械能都守恒 B．三个小球运动的周期大小关系T2 < T1 = T3 C．三个小球第1次到达最低点时拉力大小关系F2 > F1> F3 D．三个小球第1次到达最低点时的速度大小关系v1 < v3< v2 2．（2026·江苏·高考）平面内存在垂直平面向外的匀强磁场，一电子垂直磁场射入，不计空气阻力。如图所示，则电子偏转的轨迹可能是（   ） A．a B．b C．c D．d 3．（25-26高二下·淮阴师院附中·学情调研）如图所示，倾斜的绝缘圆管内部光滑且足够长，匀强磁场垂直圆管所在的竖直平面。带负电小球沿圆管（小球直径略小于管直径）由静止下滑，不计空气阻力，该过程中小球（　　） A．做匀变速直线运动 B．所受圆管的弹力方向始终不变 C．所受圆管的弹力先减小后不变 D．所受洛伦兹力是变力，因此无法定量求解其冲量的大小 4．（24-25高二上·江苏兴化·期末）从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子。这些高能带电粒子到达地球后会对地球上的生命造成危害，但由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对地球上的生命起到保护作用。如图所示，假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，则下列说法正确的是（　　） A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同 B．由于南北极磁场最强，因此阻挡作用最强 C．沿地球赤道平面射来的高能正电荷向东偏转 D．沿地球赤道平面射来的高能负电荷向南偏转 5．（2026·镇江第一中学·适应性训练）螺线管中通入如图所示的电流i，一电子沿螺线管轴线向右射入螺线管内，忽略电子的重力，则（　　） A．螺线管轴线上磁场方向向左 B．电子受到的洛伦兹力向右 C．电流i越小，螺线管轴线上磁场越弱 D．电流i越小，电子通过螺线管时间越短 6．（25-26高二上·内蒙古包头·期末）如图所示，在空间内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一个点电荷固定在磁场中的O点，另一个带负电的粒子（不计重力）在水平面内恰好做匀速圆周运动。粒子在图示位置时，突然撤去匀强磁场，用实线表示撤去匀强磁场之前粒子的运动轨迹，用虚线表示撤去匀强磁场之后粒子的运动轨迹，则粒子的运动轨迹可能正确的是（　　） A． B． C． D． 7．（25-26高二上·江苏连云港·期中）如图所示，电子的电荷量为e，以速率v沿着与磁场垂直的方向射入磁感应强度为B的匀强磁场中，则电子受到的洛伦兹力多大（　　） A．evB B．evBsin C．evBcos D．0 8．（25-26高二上·天津第三中学·月考）如图所示，在示波器下方有一根与示波器轴线平行放置的通电直导线，直导线中的电流方向向右，在该电流的影响下，关于示波器中的电子束的下列说法正确的是（示波器内两个偏转电场的偏转电压都为零，不考虑地磁场的影响）（　　） A．电子束将向下偏转，电子的速率保持不变 B．电子束将向外偏转，电子的速率逐渐增大 C．电子束将向上偏转，电子的速率保持不变 D．电子束将向里偏转，电子的速率逐渐减小 9．（24-25高二下·盐城·期末）如图所示，放射性元素镭放射出三种射线，虚线内是匀强磁场，其方向垂直纸面向外。能正确反映三种射线在磁场中运动轨迹的是（　　） A． B． C． D． 10．（24-25高二下·江都中学&高邮中学·期中）显像管原理示意图如图所示，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，需要在管径上安装偏转线圈以产生偏转磁场，要使电子束打在A点，偏转磁场的方向可能正确的是 （　　） A． B． C． D． 11．（24-25高二下·江苏镇江·期中）如图所示，显像管内电子枪射出的电子束射向荧光屏，若不加磁场，电子束将沿图中虚线打在荧光屏的中心。用一条形磁铁的极靠近显像管，电子束将（　　） A．向纸外偏转 B．向纸内偏转 C．向上偏转 D．向下偏转 12．（24-25高二上·安徽合肥·期末）如图，在一通有恒定电流的长直导线的右侧，有一带正电的粒子以初速度v0沿平行于导线的方向射出。粒子重力及空气阻力均忽略不计，现用虚线表示粒子的运动轨迹，则下列选项中可能正确的是（　　） A． B． C． D． 13．（24-25高二下·江苏苏州·期中）如图所示，光滑绝缘直杆倾角为，杆上套一带负电的小球，匀强磁场的方向垂直于杆所在竖直平面。给小球一沿杆向上的初速度，不计空气阻力，小球从开始运动到返回出发点的过程中（　　） A．机械能减小 B．最大上滑位移为 C．上滑时间小于下滑时间 D．下滑时受到杆的弹力一定先减小后增大 14．（24-25高三上·北京房山·期末）一束射线从气泡室底部进入而没有留下痕迹，气泡室中充满液态氢。这束射线从一个氢原子中打出一个电子，同时光子自身转变成一对正、负电子对（分别称为正电子、负电子），其径迹如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里，正、负电子质量相等，则下列说法正确的是（　　） A．左侧螺旋轨迹为负电子运动的轨迹 B．正电子，负电子所受洛伦兹力大小时刻相等 C．分离瞬间，正电子速度大于负电子速度 D．正电子，负电子和被打出的电子的动能均保持不变 15．（24-25高二上·浙江慈溪·期末）如图所示，竖直通电长直导线中的电流I方向向上，绝缘的光滑水平面上P处有一带正电小球从图示位置以初速度水平向右运动，小球始终在水平面内运动，运动轨迹用实线表示，若从上向下看，则小球的运动轨迹可能是图中的（    ） A． B． C． D． 2 学科网（北京）股份有限公司 $