P4 安培力与洛伦兹力

常见参考:人教版选择性必修第二册(SI 单位制) · 本地状态:未读

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一、核心概念

安培力:通电导线在磁场中受到的力。当通电直导线处于匀强磁场中时,其受力方向垂直于电流与磁感应强度所决定的平面,可用左手定则判断。

洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的力。由于洛伦兹力的方向始终与电荷速度 v 垂直,因此洛伦兹力对运动电荷永不做功,只改变速度方向,不改变速率。

二、公式、条件与单位

安培力公式(匀强磁场、通电直导线)
F=BILsinθ(矢量式 F=Il×B)

条件与单位:θ 为电流方向与磁场方向的夹角(平行时 F=0,垂直时 F=BIL);B 单位 T,I 单位 A,L 为有效长度(m),F 单位 N。

洛伦兹力及垂直进入匀强磁场的圆周运动
F=|q|vBsinθ;r=mv|q|B,T=2πm|q|B

成立条件:半径 r(m)与周期 T(s)公式均在带电粒子仅受洛伦兹力且 v⊥B(θ=90°)的匀强磁场中成立。注意周期 T 与速度大小 v 无关。

三、常见易错点

做题前先查这几条条件
  • 对负电荷(如电子)用左手定则时,忘记让四指指向速度的反方向(等价于电流方向)。
  • 在粒子不垂直进入磁场时直接套用 r = mv/(|q|B),忘记只取垂直于磁场的分速度。
  • 未按题目有效数字要求修约计算结果。

四、本节自测(先作答,再看解析)

本节自测尚未作答。请先独立计算并选择答案,提交后可核对解析。

电子以速度 v=1.0×106m/s 垂直进入 B=0.10T 的匀强磁场中,已知电子质量 me=9.1×10-31kg,电荷量大小 |e|=1.6×10-19C,求圆周运动半径 r(保留两位有效数字)。