资源简介

1.3　第1课时　洛伦兹力
学习目标
第1课时
1.通过任务1及其活动,认识洛伦兹力,会用左手定则判断洛伦兹力的方向。(物理观念、科学探究)
2.通过任务2及其活动,经历洛伦兹力大小的推理过程,会计算垂直磁场方向进入磁场的带电粒子受到的洛伦兹力大小,体会宏观与微观的联系。(科学思维)
第2课时
1.通过任务1及其活动,知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会做匀速圆周运动,匀速圆周运动的半径与磁感应强度的大小和入射的速度的大小有关。(物理观念、科学探究)
2.通过任务2及其活动,分析带电粒子在磁场中的运动轨迹,导出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期。(科学思维)
【自主预习·悟新知】
思考并回答问题。
思考1:如何用左手定则判断带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力的方向


思考2:来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子,幸好地磁场的存在改变了这些带电粒子的运动方向,使很多带电粒子不能到达地面,避免了其对地面上生命的危害。你知道地磁场是如何保护地面上生命不受危害的吗


思考3:如图所示,一束粒子包含有质子(带正电)、电子(带负电)和光子(不带电)三种粒子。粒子束中的粒子沿水平向右的方向射入垂直纸面向里的匀强磁场中。请分析并描述粒子束进入匀强磁场后的运动情况。
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力 (　　)
(2)洛伦兹力的方向与运动电荷运动的方向在一条直线上 (　　)
(3)洛伦兹力同电场力一样,可对运动电荷做正功或负功 (　　)
(4)用左手定则判断洛伦兹力方向时,“四指的指向”与电荷定向移动方向相同 (　　)
(5)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,轨迹半径与粒子的速率成正比 (　　)
(6)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨迹半径成正比。 (　　)
(7)运动电荷在匀强磁场中做圆周运动的周期随速度增大而减小 (　　)
【合作探究·提素养】
任务1　初识洛伦兹力　洛伦兹力的方向
　　电子射线管的原理是阴极灯丝加热放出电子,电子在加速电场的作用下高速运动而形成高速电子流,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,这样可以显示电子束的运动轨迹。
1.在没有外磁场时,观察到电子束的运动轨迹是什么样的


2.如图所示,蹄形磁铁靠近电子射线管,发现电子束运动轨迹向什么方向偏转 此时电子束所在的空间磁场方向指向哪里 把蹄形磁铁的N、S极交换位置,用同样的方法再靠近电子射线管,电子束弯曲的方向是否发生变化
3.电子所受洛伦兹力与磁场方向、电子运动方向存在什么关系


1.洛伦兹力
(1)定义:运动电荷在①　　中受到的力叫作洛伦兹力。
(2)与安培力的关系:通电导线在磁场中受到的安培力,实际是洛伦兹力的②　　。
2.洛伦兹力的方向
(1)运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向,与其运动方向和磁感应强度方向都③　　。
(2)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且都与④　　在同一平面内;让磁感线从⑤　　垂直进入,并使⑥　　指向正电荷运动的方向,这时⑦　　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(如图)。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向⑧　　。
应用　洛伦兹力方向的判断
我国四川省稻城县海子山动工建设的“高海拔宇宙射线观测站”(LHAASO),是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最高的宇宙射线探测装置。假设来自宇宙的电子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站,由于地磁场的作用(忽略其他阻力的影响),电子到达观测站时将 (　　)
A.竖直向下沿直线射向观测站
B.稍偏东一些射向观测站
C.稍偏西一些射向观测站
D.稍偏北一些射向观测站
在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时,对于正电荷,四指指向电荷的运动方向;但对于负电荷,四指应指向电荷运动的反方向。此题还要注意地磁场的方向。
任务2　洛伦兹力的大小
　　导线中带电粒子的定向运动形成了电流。电荷定向运动时所受洛伦兹力的合力在宏观上表现为导线所受的安培力。按照上面的思路,尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。
这时只讨论比较简单的情况:当导线的方向与磁场的方向垂直时,安培力的大小可以表示为F=BIL。这种情况下导线中电荷定向运动的方向也与磁场的方向垂直。如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为B。设磁场中有一段长度为L的通电导线,横截面积为S,单位体积中含有的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量都为q且定向移动的速率都为v。
1.导线中的电流是多少


2.导线在磁场中所受安培力为多大



3.长为L的导线中含有的自由电荷数为多少


4.每个自由电荷所受洛伦兹力为多大


5.若电荷的运动方向不垂直于磁场,电荷受到的洛伦兹力又如何呢


　　洛伦兹力的大小
(1)当速度方向与磁感应强度方向垂直时:F=⑨　　。
(2)当速度方向与磁感应强度方向平行时:F=⑩　　。
(3)当速度方向与磁感应强度方向之间的夹角为θ时:F=　　。
应用1　洛伦兹力的大小
(改编)如图所示,①②③④各图中匀强磁场的磁感应强度大小均为B,带电粒子的速率均为v,电荷量均为q。以F1、F2、F3、F4依次表示四幅图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小,下列关系式正确的是 (　　)
①　　　　　　　　　　　②
③　　　　　　　　　　　④
A.F1=F2=F3=F4 B.F1=F3=F4>F2
C.F2=F3=F4>F1 D.F1=F2应用2　探究洛伦兹力与力学的综合问题
如图所示,两个倾角分别为30°和60°的光滑绝缘斜面固定于水平地面上,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,两个质量均为m,电荷量均为q的带正电小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放,运动一段时间后,两小滑块都将飞离斜面(斜面足够长),在此过程中 (　　)
A.在斜面上运动的过程中,甲的加速度大于乙的加速度
B.甲飞离斜面瞬间的速度比乙飞离斜面瞬间的速度小
C.甲在斜面上运动的时间比乙在斜面上运动的时间短
D.甲和乙在斜面上运动过程中的重力平均功率相等
(1)小滑块离开斜面前做什么运动
(2)小滑块离开斜面的临界条件是什么

归纳总结 1.洛伦兹力与重力、弹力、摩擦力等都属于性质力,在研究电荷或带电体的运动时应注意洛伦兹力,受力分析时不要漏掉洛伦兹力。 2.洛伦兹力的大小不仅与磁感应强度B有关,而且与带电体所带电荷量q有关,还与带电体的运动速度v有关,物体的受力会使速度变化,速度的变化则会影
响洛伦兹力,洛伦兹力变化会使物体的合外力和加速度也变化。所以,解决此类问题时,应认真进行受力分析,并时刻注意洛伦兹力的变化。 3.利用牛顿运动定律和平衡条件分析各物理量的动态变化时要注意弹力为零的临界状态的出现,此状态是弹力方向发生改变的转折点。
【随堂检测·精评价】
1.(任务1)如图所示,美国物理学家安德森在研究宇宙射线时,在云雾室里观察到有一个粒子的径迹和电子的径迹弯曲程度相同,但弯曲方向相反,从而发现了正电子,因此获得了诺贝尔物理学奖。由图可知,云雾室中磁场方向可能是 (　　)
A.垂直纸面向外
B.垂直纸面向里
C.沿纸面向上
D.沿纸面向下
2.(任务1)如图所示,某时刻有一个带负电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来(地球自西向东转,图中箭头方向表示地球自转方向,虚线表示地轴),则该宇宙射线粒子将 (　　)
A.向东偏转 B.向西偏转
C.向南偏转 D.向北偏转
3.(任务2)两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒子质量之比为1∶4,电荷量之比为1∶2,则两带电粒子所受洛伦兹力之比为 (　　)
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.1∶4
4.(任务1、2)(多选)如图所示,质量为m的带正电的滑块由静止开始沿绝缘粗糙斜面下滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,斜面倾角为θ,空间内匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。若滑块所带电荷量为q,已知重力加速度为g,则下列说法正确的是 (　　)
A.滑块沿斜面下滑的最大速度为
B.滑块沿斜面下滑的最大速度为
C.滑块沿斜面下滑的最大加速度为gsin θ
D.滑块沿斜面下滑的最大加速度为gsin θ-μgcos θ
答案与解析
自主预习·悟新知
思考1: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;让磁感线垂直掌心进入,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。同样条件下,负电荷受到的洛伦兹力方向与正电荷所受的洛伦兹力方向相反。
思考2:当运动电荷垂直磁场方向进入磁场时,会受到洛伦兹力的作用。洛伦兹力改变高能粒子的运动方向,从而保护地面上的生命不受危害。
思考3:粒子束内的光子不受洛伦兹力,不发生偏转,保持原有速度匀速前进;粒子束内的质子带正电,由左手定则可知所受洛伦兹力向上,所以射入匀强磁场后质子束向上偏转;粒子束内的电子带负电,使用左手定则时,四指方向应与电子运动方向相反,可判定电子束进入匀强磁场后向下偏转。
判断　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×
第1课时　洛伦兹力
合作探究·提素养
任务1
问题引领
1.在没有外磁场时,电子束沿直线运动。
2.电子束向下偏转。磁场方向水平向里。交换磁极位置,其他条件不变,电子束向相反的方向偏转。
3.电子所受洛伦兹力方向与磁场方向垂直,与电子运动方向垂直,可用左手定则判断电子所受洛伦兹力的方向。
知识生成　①磁场　②宏观表现　③垂直　④手掌　⑤掌心　⑥四指　⑦拇指　⑧相反
应用探究
例1　C　【解析】由于地磁场的方向从地理南极指向地理北极,由左手定则可知,电子受到的洛伦兹力指向西边,故电子到达观测站时将稍偏西一些射向观测站,C项正确。
任务2
问题引领
1.导线中的电流I=nqvS。
2.导线在磁场中所受的安培力F安=BIL=nqvSLB。
3.导线中自由电荷数N=nSL。
4.每个自由电荷受到的洛伦兹力F洛==qvB。
5.可以把速度矢量进行分解,如图,洛伦兹力F洛=qv⊥B=qBvsin θ。
知识生成　⑨qvB　⑩0　qvBsin θ
应用探究
例2　B　【解析】由图可知洛伦兹力的大小分别为F1=qvB,F2=qvBcos 30°=qvB,F3=qvB,F4=qvB,故F1=F3=F4>F2,B项正确。
例3　【答案】D
【提示】(1)匀加速直线运动。(2)斜面对小滑块的弹力为零。
【解析】根据左手定则可知,小滑块所受洛伦兹力垂直斜面向上,则小滑块在没有飞离斜面前做匀加速直线运动,加速度大小分别为a甲=gsin 30°=g,a乙=gsin 60°=g,所以甲的加速度比乙的加速度小,A项错误;当小滑块刚好飞离斜面时,洛伦兹力与重力在垂直斜面方向的分力平衡,故mgcos θ=qvB,解得v=,故斜面角度越小,飞离斜面瞬间的速度越大,即甲飞离斜面瞬间的速度比乙飞离斜面瞬间的速度大,B项错误;根据前面分析可知t===,故斜面角度越小,在斜面上运动的时间越长,因此甲在斜面上运动的时间比乙在斜面上运动的时间长,C项错误;重力的平均功率P=mgsin θ×=mg=,解得P甲=P乙=,D项正确。
随堂检测·精评价
1.B　【解析】由左手定则可知,磁场方向可能垂直纸面向里,B项正确。
2.B　【解析】地球的磁场由南向北,当带负电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时,根据左手定则可以判断粒子的受力方向向西,所以粒子将向西偏转。
3.C　【解析】带电粒子速度方向与磁感线方向垂直时,洛伦兹力F=qvB,与电荷量成正比,与质量无关,C项正确。
4.AC　【解析】滑块刚要离开斜面时,对斜面的压力为0,滑块沿斜面的速度达到最大,加速度达到最大,此时有qvmB=mgcos θ,mgsin θ=mam,解得vm=,am=gsin θ。1.3　第2课时　带电粒子在匀强磁场中的运动
【合作探究·提素养】
任务1　带电粒子在匀强磁场中的运动
　　洛伦兹力演示仪如图1所示,其内部有励磁线圈提供匀强磁场,玻璃泡内有电子枪发射高速电子束,电子束可以使管内的低压水银蒸气发出辉光,显示出电子的径迹,如图2所示。可以通过调整“偏转板电压”改变磁感应强度的大小和方向,通过改变“加速极电压”改变电子速度的大小。了解基本原理后进行演示实验,观察实验现象。
图1　　　　　　　　　　　　图2
1.不加磁场时,电子束的运动轨迹是怎样的


2.加上磁场后,电子束的运动轨迹是怎样的


3.如果保持出射电子的速度不变,则增大磁感应强度,轨迹如何变化 如果保持磁感应强度不变,则增大出射电子的速度,轨迹如何变化


　　带电粒子在匀强磁场中的运动
(1)洛伦兹力的特点:洛伦兹力总是与速度方向①　　,因此洛伦兹力只改变带电粒子速度的方向,不改变其速度的②　　,不对带电粒子③　　,也就不改变其④　　。
(2)沿着与磁场⑤　　的方向射入磁场的带电粒子,在⑥　　磁场中做匀速圆周运动,由⑦　　力提供向心力。
问题讨论
如图所示,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同。
(1)导线下方的磁场方向如何 磁感应强度大小如何变化
(2)电子运动的速度大小变化吗
(3)电子运动的轨迹是图中哪条虚线

应用　实验分析
(多选)图1是洛伦兹力演示仪,图2是其结构示意图,用洛伦兹力演示仪可以观察运动电子在磁场中的运动径迹。下列关于洛伦兹力演示仪的分析正确的是 (　　)
A.若励磁线圈通以逆时针方向的电流,则能形成图2中的电子运动径迹
B.若励磁线圈通以顺时针方向的电流,则能形成图2中的电子运动径迹
C.通过改变励磁线圈的电压来改变磁场的磁感应强度
D.为了探究影响电子径迹半径的因素,应采用控制变量法
用安培定则判断励磁线圈产生的磁场的方向,用左手定则判断电子所受洛伦兹力的方向,根据轨迹判断向心力的方向,看洛伦兹力的方向与向心力方向是否相同。
任务2　带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期
如图所示,一电子(重力可忽略不计)垂直飞入匀强磁场B中,经过1、2两点。
1.带电粒子在匀强磁场中运动时,洛伦兹力起什么作用


2.电子做什么运动 大致画出其运动轨迹。


3.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与哪些因素有关

4.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与哪些因素有关


1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r=⑧　　　　。
2.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T=⑨　　　　。
应用1　带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与周期公式的应用
已知氚核的质量约为质子质量的3倍,电荷量与质子电荷量相等。现在质子和氚核以大小相同的速度在同一匀强磁场中做匀速圆周运动。下列说法正确的是 (　　)
A.质子和氚核运动的轨迹半径之比为3∶1
B.质子和氚核运动的轨迹半径之比为1∶3
C.质子和氚核运动周期之比为1∶1
D.质子和氚核运动周期之比为2∶3
应用2　带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法
(改编)如图所示,长方形ABCD区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,AD长度为AB的2倍,E、O分别为AD和BC的中点,甲、乙两带电粒子(不计粒子重力)以相同的速率从O点射入磁场,甲粒子入射的方向与OB边的夹角为60°,甲粒子从E点离开磁场,乙粒子入射的方向与OB边夹角为75°,乙粒子从A点离开磁场,下列说法正确的是 (　　)
A.在匀强磁场中甲、乙两粒子运动的轨迹半径之比为1∶2
B.在匀强磁场中甲、乙两粒子运动周期之比为2∶1
C.若粒子可以以任意方向射入磁场(其他条件不变),则甲、乙两粒子在磁场中运动的轨迹长度均达到最大值时其长度之比为3∶2
D.若粒子可以以任意方向入射磁场(其他条件不变),则甲、乙两粒子在磁场中运动时间均达到最大值时其时间之比为2∶3
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析方法
归纳总结 1.确定轨迹圆圆心的方法 (1)若已知两点(一般是射入和射出磁场时的两点)运动方向,过这两点作带电粒子运动方向的垂线,则两垂线的交点就是圆心,如图1所示。 (2)若已知两点及过其中一个点的粒子的运动方向,则除过已知运动方向的点作垂线外,还要将这两点相连作弦,再作弦的中垂线,两垂线交点就是圆心,如图2所示。 (3)若已知一个点及运动方向,也知另外某时刻的速度方向,但不确定该速度方向所在的点,如图3所示,此时要将其中一速度的延长线与另一速度的反向延长线相交成一角(∠PAM),画出该角的角平分线,它与已知点的速度的垂线交于一点O,该点就是圆心。 图1　　　　　　图2　　　　　　图3 2.半径的确定 半径的计算一般是利用几何知识解直角三角形。做题时一定要作好辅助线,由圆的半径和其他几何边构成直角三角形以及直角三角形的边角关系或勾股定理求解。 3.粒子在匀强磁场中运动时间的确定 (1)粒子在匀强磁场中运动一周的时间为T,当粒子运动轨迹的圆弧所对应的圆心角为α时,其运动时间t=T或t=T。确定圆心角时,利用好几个角的关系,即圆心角=速度偏向角=弦切角的两倍。 (2)当v一定时,粒子在匀强磁场中运动的时间t=,l为带电粒子通过的弧长。
【随堂检测·精评价】
1.(任务1)如图所示,带负电的粒子以速度v从粒子源P处射出,若图中匀强磁场(方向垂直纸面向里)范围足够大,则带电粒子的运动轨迹可能是 (　　)
A.a B.b C.c D.d
2.(任务1、2)(多选)洛伦兹力演示仪结构如图1所示,如图2所示的励磁线圈是一对彼此平行的圆形线圈,串联两线圈接通电流后,在两线圈共同作用下能在其中部空间产生匀强磁场。电子枪发射的电子在玻璃泡内运动时,可以观察到电子运动的径迹。已知两励磁线圈间的匀强磁场的磁感应强度B的大小与串联接入线圈的电流大小成正比。若电子枪垂直磁场方向向右发射电子,恰好形成如图3所示的圆形径迹。则下列说法正确的是 (　　)
　　　　　图1　　　　　　　　　　　图2
图3
A.图3中流过励磁线圈的电流沿逆时针方向
B.图3中流过励磁线圈的电流沿顺时针方向
C.仅把励磁线圈中的电流增大为原来的4倍,则粒子的运动半径将变为原来的
D.仅把励磁线圈中的电流增大为原来的2倍,则粒子的运动半径将变为原来的
3.(任务1、2)高纬度地区的高空,大气稀薄,常出现美丽的彩色“极光”。极光是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响,进入两极附近时,撞击并激发高空中的空气中的分子和原子引起的。假如我们在北极地区仰视,发现正上方有如图1所示的弧状极光(该极光形状的简化图如图2所示),则关于这一现象中高速粒子的说法正确的是 (　　)
A.高速粒子带负电
B.粒子轨迹半径逐渐增大
C.仰视时,粒子沿逆时针方向运动
D.仰视时,粒子沿顺时针方向运动
4.(任务2)如图所示,在矩形区域MNQP中有一方向垂直纸面向里的匀强磁场,质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场,图中实线是它们的轨迹。已知O是PQ的中点,不计粒子重力,下列说法正确的是 (　　)
A.粒子a带负电,粒子b、c带正电
B.粒子b在磁场中运动的时间最短
C.粒子c在磁场中运动的周期最长
D.射入磁场时粒子c的速率最大
答案与解析
合作探究·提素养
任务1
问题引领
1.不加磁场时,电子束的运动轨迹是一条直线。
2.加上磁场后,电子束的运动轨迹是圆。
3.保持出射电子的速度不变,增大磁感应强度,轨迹圆半径变小;保持磁感应强度不变,增大出射电子的速度,轨迹圆半径变大。
知识生成　①垂直　②大小　③做功　④能量　⑤垂直　⑥匀强　⑦洛伦兹
应用探究
活动　(1)垂直纸面向外;离导线越远,磁感应强度越小。
(2)洛伦兹力不做功,电子速度大小不变。
(3)水平导线在导线下方产生的磁场方向垂直纸面向外,由左手定则可判断电子运动轨迹向下弯曲,随着B减小,r越来越大,故电子的径迹是a。
例1　BCD　【解析】根据安培定则,若励磁线圈通以逆时针方向的电流,则产生垂直纸面向外的磁场,再根据左手定则可知,向左运动的电子受到向下的洛伦兹力,则不能形成题图2中的电子运动径迹,A项错误;同理可知,若励磁线圈通以顺时针方向的电流,则能形成题图2中的电子运动径迹,B项正确;改变励磁线圈的电压就改变了励磁线圈的电流,也就改变了磁场的磁感应强度,C项正确;影响电子径迹半径的因素有多个,为了探究影响电子径迹半径的因素,应采用控制变量法,D项正确。
任务2
问题引领
1.洛伦兹力提供向心力,改变速度的方向。
2.匀速圆周运动,轨迹如图所示。
3.根据qvB=m可得r=,所以粒子运动半径r与粒子质量m、速度v、电荷量q及磁场的磁感应强度B有关。
4.根据T=及r=可得T=,所以粒子运动周期T与粒子质量m、电荷量q及磁场的磁感应强度B有关。
知识生成　⑧　⑨
应用探究
例2　B　【解析】 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,可得R=,若质子、氚核在同一匀强磁场中做匀速圆周运动时的速度相同,则质子和氚核运动的轨迹半径之比==,A项错误,B项正确;带电粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T=,则质子和氚核运动周期之比==,C、D两项错误。
例3　C　【解析】设AB长度为L,如图所示,由几何关系可知∠GO1O=30°,则甲粒子运动的轨迹半径为L,∠FO2O=30°,乙粒子运动的轨迹半径为L,则甲、乙两粒子运动的轨迹半径之比为1∶,A项错误;两粒子运动速率相同,由T=可知甲、乙两粒子运动周期之比为1∶,B项错误;甲粒子在磁场中运动的轨迹长度达到最大值时从D点飞出磁场,运动轨迹长度为L,乙粒子在磁场中运动的轨迹长度达到最大值时从A点飞出磁场,运动轨迹长度为πL,则甲、乙两粒子在磁场中运动的轨迹长度均达到最大值时其长度之比为3∶2,C项正确;甲、乙两粒子速率相同,则运动时间之比等于轨迹长度之比,所以在磁场中运动时间均达到最大值时其时间之比为3∶2,D项错误。
随堂检测·精评价
1.D　【解析】粒子带负电,磁场方向垂直于纸面向里,根据左手定则,可知粒子应沿顺时针方向旋转,D项正确。
2.AD　【解析】 电子枪垂直磁场方向向右发射电子,由左手定则可知,磁场垂直纸面向外,再由安培定则可知,励磁线圈的电流沿逆时针方向,A项正确,B项错误;两励磁线圈间的匀强磁场磁感应强度B的大小与串联接入线圈的电流大小成正比,则仅把励磁线圈中的电流增大为原来的4倍,磁感应强度变为原来的4倍,由r=可知,粒子半径将变为原来的,C项错误;仅把励磁线圈中的电流增大为原来的2倍,磁感应强度变为原来的2倍,由r=可知,粒子的运动半径将变为原来的,D项正确。
3.D　【解析】运动过程中,因空气阻力做负功,粒子的动能变小,速度减小,根据公式qvB=m得r=,则轨迹半径变小,带电粒子运动的轨迹在北极地区仰视是沿顺时针方向的,B、C两项错误,D项正确。在北极上空有竖直向下的磁场,则由左手定则可知粒子带正电,A项错误。
4.B　【解析】根据左手定则可知粒子a带正电,粒子b、c带负电,A项错误;由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,T=,可知周期T=,故各粒子的周期相等,又因粒子在磁场中的运动时间t=T=,由题图可知,粒子b的轨迹对应的圆心角θ最小,所以粒子b在磁场中运动的时间最短,B项正确,C项错误;由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,可知v=,由题图可知,粒子c的运动半径r最小,所以射入磁场时粒子c的速率最小,D项错误。

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