【带电粒子在磁场运动】知识点详解
带电粒子在磁场中的运动主要涉及洛伦兹力的概念及其影响。洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，它总是垂直于电荷的速度方向和磁场方向，这由左手定则确定。洛伦兹力的大小为 F=qvBsinθ，其中 q 是电荷量，v 是速度，B 是磁感应强度，θ 是 v 与 B 的夹角。当 v∥B 时，洛伦兹力为零；v⊥B 时，洛伦兹力达到最大值 F=qvB。
洛伦兹力与安培力存在关系，安培力是大量定向移动电荷受到的洛伦兹力的总和。洛伦兹力对运动电荷不做功，而安培力则可能对导线做正功、负功或不做功。洛伦兹力的方向特点是始终垂直于 v 和 B 所决定的平面，当 v 的方向变化时，洛伦兹力的方向也会随之变化。对于负电荷，左手定则的四指应指向运动的反方向。
对比电场力，洛伦兹力对速度方向的改变起作用，但不改变速度大小；电场力则可以改变速度的大小和方向，且电荷在电场中必定受到电场力的作用。
在匀强磁场中，带电粒子的运动有以下几种情况：
1. 如果 v∥B，粒子做匀速直线运动。
2. 若 v⊥B，粒子做匀速圆周运动，圆心在磁场边界上，半径 R=mv/qB，周期 T=2πm/qB，与速度和轨道半径无关。
在有界磁场中，分析粒子的运动时，需要确定圆心、半径、运动时间和路径。例如，穿越矩形磁场区时，粒子会偏转一定的角度，侧移可以通过几何关系求解；穿越圆形磁场区时，画出速度和半径的延长线，可以帮助找到圆心并计算运动时间。
题目解答：
1. 正确答案是 C，洛伦兹力对运动电荷一定不做功。
2. 由于粒子垂直进入磁场并经过P点，根据左手定则，无法直接判断电性，需要更多信息才能确定。
3. 粒子和质子以相同速率反向运动，当它们相遇时，走过的路程与轨道半径有关，由于它们的质量不同，但速度相同，所以半径之比等于质量的倒数，即1:2，选 B。
4. 当磁场加倍时，粒子的速率不变，但轨道半径减半，周期也减半，选项 B 正确。
这些习题涉及了带电粒子在磁场中的基本概念和运动规律，理解和掌握这些知识点对于解决相关物理问题至关重要。通过深入学习和练习，可以进一步提升对这一领域的理解。
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