磁场中运动电荷受到的力 — AP 物理 2
AP 物理 2 · 第5单元：磁学与电磁感应 · 14 min read
1. 洛伦兹力定律：大小与方向 ★★☆☆☆ ⏱ 4 min
当运动电荷穿过外磁场时，磁场会对电荷施加磁场力。与电场力（对静止和运动电荷都有作用）和引力（对亚原子粒子可忽略）不同，磁场力始终垂直于电荷速度矢量和磁场矢量，因此它永远不对运动电荷做功。
方向判断使用右手定则：右手四指沿$\vec{v}$方向，向$\vec{B}$方向弯曲四指，大拇指指向即为正电荷所受$\vec{F}_B$的方向。负电荷的受力方向与该方向相反。
Exam tip: 给出方向前一定要确认电荷的正负。如果题目给出的是电子或其他带负电粒子，一定要明确反转右手定则得到的方向——这是AP选择题中最常见的方向判断错误。
2. 均匀磁场中电荷的匀速圆周运动 ★★★☆☆ ⏱ 4 min
当带电粒子垂直射入均匀磁场时，磁场力始终垂直于粒子速度，因此它充当向心力，使粒子做匀速圆周运动。这是AP物理2考试中最常考查的题型之一。
Exam tip: 推导半径公式时不要忘记消去$v$。最终$r$的表达式中留下$v^2$是常见的代数错误，会在自由问答题中丢分。
3. 正交场中的速度选择 ★★★☆☆ ⏱ 3 min
速度选择器是一种常用装置，利用正交（E垂直于B）的电场和磁场，只让特定速度的粒子通过，筛选掉其他粒子，筛选结果与粒子质量和电荷量无关。这是质谱仪的核心原理，用于鉴定未知粒子的质量。
Exam tip: 即使题目给出了粒子的电荷量和质量，也不要将它们代入不偏转速度的计算中。这些参数几乎都是干扰项，用来考查你是否知道q会被消去。
4. AP风格练习题 ★★★★☆ ⏱ 3 min
Common Pitfalls
Why: 学生记住了正电荷的规则，却忘记负电荷的电荷量符号会反转叉乘的方向。
Why: 学生在令磁场力等于向心力后就停止推导，忘记化简。
Why: 学生记住了功等于力乘以距离，却忘记了磁场力的方向特性。
Why: 题目经常给出电荷量来考查这个错误，因此学生会认为必须用到这个参数。
Why: 大多数AP题目中$\theta=90^\circ$，因此学生习惯了省略$\sin\theta$。
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