高中物理人教版1第三章磁場(chǎng)第5節(jié)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力 同課異構(gòu)

第三章磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力【教學(xué)目標(biāo)】1、知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向.2、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子,受到洛倫茲力大小的計(jì)算.重點(diǎn)：利用左手定則判斷洛倫茲力的方向難點(diǎn)：利用左手定則判斷洛倫茲力的方向【自主預(yù)習(xí)】1、洛倫茲力的方向和大小（1）、洛倫茲力：（2）、洛倫茲力方向的判斷——左手定則伸開手，使大拇指和其余四指且處于內(nèi)，把手放入中，讓磁感線穿入手心，若四指指向電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；負(fù)電荷受力的方向與正電荷相反.洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，故洛倫茲力始終不做功（3）、洛倫茲力的大?。╝）當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度平行時(shí)（v判斷下列圖中帶電粒子所受洛倫茲力的方向向上的是()2.在高真空的玻璃管中，封有兩個(gè)電極，當(dāng)加上高電壓后，會(huì)從陰極射出一束高速電子流，稱為陰極射線．如在陰極射線管的正上方平行放置一根通以強(qiáng)電流的長直導(dǎo)線，其電流方向如圖3－5－5所示．則陰極射線將會(huì)()A．向上偏斜B．向下偏斜C．向紙內(nèi)偏斜D．向紙外偏斜3.如圖2所示，光滑的水平桌面放在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，桌面上平放著一根一端開口、內(nèi)壁光滑的試管，試管底部有一帶電小球．在水平拉力F作用下，試管向右勻速運(yùn)動(dòng)，帶電小球能從試管口處飛出，關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是()A．小球帶正電B．小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線C．洛倫茲力對(duì)小球做正功D．維持試管勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)逐漸增大4．如右圖所示，磁場(chǎng)方向、電荷的運(yùn)動(dòng)方向、電荷所受洛倫茲力的方向兩兩垂直，則正確的是()5．如圖5所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是()A．沿路徑a運(yùn)動(dòng)B．沿路徑b運(yùn)動(dòng)C．沿路徑c運(yùn)動(dòng)D．沿路徑d運(yùn)動(dòng)6.每時(shí)每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來，地球磁場(chǎng)可以有效地改變這些射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義．假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來(如圖6所示，地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地球北極)，在地球磁場(chǎng)的作用下，它將()A．向東偏轉(zhuǎn)B．向南偏轉(zhuǎn)C．向西偏轉(zhuǎn)D．向北偏轉(zhuǎn)7．圖7所示是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，則下列措施中可采用的是()A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向8．如圖8所示，一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)在固定的正的點(diǎn)電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T0，軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向如圖中箭頭所示，現(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知軌道半徑并不因此而改變，則()A．若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0B．若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0C．若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0D．若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T09．如圖9所示，連接兩平行金屬板的導(dǎo)線的一部分CD與另一回路的一段導(dǎo)線GH平行且均在紙面內(nèi)，金屬板置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)一束等離子體射入兩金屬板之間時(shí)，CD段導(dǎo)線受到力F的作用．則()A．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向左B．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向右C．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向左D．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向右10．如圖10所示，一個(gè)帶正電荷的小球沿水平光滑絕緣的桌面向右運(yùn)動(dòng)，飛離桌子邊緣A，最后落到地板上．設(shè)有磁場(chǎng)時(shí)飛行時(shí)間為t1，水平射程為x1，著地速度大小為v1；若撤去磁場(chǎng)，其余條件不變時(shí)，小球飛行時(shí)間為t2，水平射程為x2，著地速度大小為v2.則下列結(jié)論不正確的是()A．x1>x2B．t1>t2C．v1>v2D．v1和v2相等11．有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球停在絕緣平面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，為了使小球飄離平面，勻強(qiáng)磁場(chǎng)在紙面內(nèi)移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少?方向如何？12.豎直的平行金屬板A、B相距d，板長為l，板間電壓為U.垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在兩板之間，如圖11所示．一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的油滴從上方下落并從兩板中央P點(diǎn)進(jìn)入板內(nèi)空間．已知?jiǎng)傔M(jìn)入時(shí)靜電力恰等于磁場(chǎng)力，最后油滴從一板的下端點(diǎn)離開，求油滴離開場(chǎng)區(qū)時(shí)速度的大小．13．如圖12所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一與磁感線垂直且水平放置的長為L的擺線，拉一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的擺球．試求擺球向左通過最低位置時(shí)繩上的拉力F.答案：1.答案B解析地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，質(zhì)子帶正電．根據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子在赤道上空豎直下落過程中受到的洛倫茲力方向向東．故選B.2.答案C解析因帶電油滴a靜止，故a不受洛倫茲力作用，只受重力和靜電力作用；根據(jù)平衡條件可知油滴一定帶負(fù)電，設(shè)油滴帶電荷量為q，則Ga＝qE①帶電油滴b除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向下的洛倫茲力F洛，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gb＝qE－F洛②帶電油滴c除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向上的洛倫茲力F洛，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gc＝qE＋F洛③比較①②③式可以看出Gc>Ga>Gb，選項(xiàng)C正確．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，取決于帶電粒子所受的合外力及其初始狀態(tài)的速度，因此應(yīng)把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合起來進(jìn)行分析，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受的合外力為零時(shí)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止.例3.答案ABD解析小球在豎直方向上向上運(yùn)動(dòng)，說明洛倫茲力的一個(gè)分力的方向一定向上并且大于自身的重力，根據(jù)左手定則可以判斷小球帶正電；豎直方向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，所以小球的合運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn)動(dòng)；小球受到的洛倫茲力的方向和運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功．課后練習(xí)1.答案A解析A圖中帶電粒子受力方向向上；B圖中帶電粒子受力方向向外；C圖中帶電粒子受力方向向左；D圖中帶電粒子受力方向向里．2.答案A3.答案ABD解析：洛倫茲力的方向始終和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，帶電粒子受到的洛倫茲力對(duì)粒子不做功，不會(huì)改變粒子的速度大小，只會(huì)改變粒子的速度方向.4.答案D5.答案B解析由安培定則，電流在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向指向紙外，由左手定則，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力方向向上．則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲，因此C、D必錯(cuò)；由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，故其運(yùn)動(dòng)軌跡必定是曲線，則B正確，A錯(cuò)誤．6.答案A解析地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，帶正電的粒子自赤道上空下落過程所受洛倫茲力可由左手定則判知向東，故A正確．7.答案B解析若加一磁場(chǎng)，電子受到洛倫茲力的作用，亮線向下偏轉(zhuǎn)，說明洛倫茲力方向向下，又因電子沿x軸正向射出，由左手定則知磁場(chǎng)方向應(yīng)沿y軸正方向，A錯(cuò)，B對(duì)；若加一電場(chǎng)電子應(yīng)受到向下的靜電力作用，故電場(chǎng)方向沿z軸正向，C、D均錯(cuò)．8.答案AD解析若磁場(chǎng)方向指向紙里，由左手定則可判斷洛倫茲力方向與庫侖力方向相反，則帶負(fù)電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力減小，由于半徑不變，其速度減小，周期變大，故A對(duì)B錯(cuò)；若磁場(chǎng)方向指向紙外，洛倫茲力與庫侖力方向相同，其速度要增大，周期變小，故C錯(cuò)D對(duì)．9.答案AD解析等離子體指的是整體顯電中性，內(nèi)部含有等量的正、負(fù)電荷的氣態(tài)離子群體．當(dāng)?shù)入x子體從右方射入時(shí)，正、負(fù)離子在洛倫茲力的作用下將分別向下、上偏轉(zhuǎn)，使上極板的電勢(shì)低于下極板，從而在外電路形成由D流向C的電流，這一電流處在通電導(dǎo)線GH所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，由左手定則可知，它受到的安培力的方向向左，所以A項(xiàng)對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)；同理可分析得知C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對(duì)．10.答案C11.12.答案eq\r(2gl＋\f(U2,B2d2)＋\f(qU,m))解析帶電體在場(chǎng)區(qū)的