2012017學年人教版高中物理選修1學案5運動電荷在磁場中受到的力正式版

3.5 運動電荷在磁場中受到的力【考綱要求】1知道什么是洛倫茲力，掌握洛倫茲力大小的推理過程。2?利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。4?了解電視機顯像管的工作原理。【自主學習】什么是洛倫茲力？洛倫茲力與安培力有何關(guān)系？洛倫茲力的方向有何特點？怎樣判定其方向?典型例題1如圖所示，在真空中勻強電場的方向豎直向下，典型例題1如圖所示，在真空中勻強電場的方向豎直向下，勻強磁場的XXX方向垂直紙面向里，二個油滴a、b、c帶有等量冋種電荷，其中a靜止，O■Ob向右做勻速運動，c向左做勻速運動.比較它們的重力G、G、GC的關(guān)XXX系，正確的是（ ）A.G最大 B.G最大XXEX■【考點突破】4?洛倫茲力和靜電力的異同點有哪些？請列表說明。洛倫茲力靜電力力的概念產(chǎn)生條件方向大小做功情況「C.G最大D.G最小答案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電，設(shè)油滴帶電荷量為 q,則G=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，因做勻速運動，故根據(jù)平衡條件可得 G=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，因做勻速運動，故根據(jù)平衡條件可得 G=qE+F洛③比較①②③式可以看出G>G>G，選項C正確.帶電粒子在復合場中做什么運動，取決于帶電粒子所受的合外力及其初始狀態(tài)的速度， 因此應把帶電粒子的運動情況和受力情況結(jié)合起來進行分析，當帶電粒子在復合場中所受的合外力為零時， 帶電粒子做勻速直線運動或靜止?反饋訓練1來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將 （ ）豎直向下沿直線射向地面相對于預定地點，稍向東偏轉(zhuǎn)相對于預定地點，稍向西偏轉(zhuǎn)相對于預定地點，稍向北偏轉(zhuǎn)廠、典型例題2如圖所示，下端封閉、上端開口、內(nèi)壁光滑的細玻璃管豎直放置，管底有一帶電的小球，整個裝置水平勻速向右運動，垂直于磁場方向進入方向水平的勻強磁場，由于外力的作用，玻璃管在磁場中的速度保持不變，最終小球從上端口飛出，則（ ）廠、小球帶正電荷小球從進入磁場到飛出端口前的過程中小球做類平拋運動小球從進入磁場到飛出端口前的過程中洛倫茲力對小球做正功小球從進入磁場到飛出端口前的過程中管壁的彈力對小球做正功思考：如何判斷小球的帶電性質(zhì)？小球的運動軌跡是什么形狀？小球受到的洛倫茲力的方向向哪？洛倫茲力是不是對小球做了功？解析小球在豎直方向上向上運動，說明洛倫茲力的一個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動，水平方向上做勻速運動，所以小球的合運動為類平拋運動；小球受到的洛倫茲力的方向和運動方向垂直，不做功.帶電粒子受到的洛倫茲力對粒答案ABD帶電粒子受到的洛倫茲力對粒反饋訓練2如圖所示，光滑的水平桌面放在方向豎直向下的勻強場中，桌面上平放著一根一端開口、內(nèi)壁光滑的試管，試管底部一帶電小球?在水平拉力F作用下，試管向右勻速運動，帶電小能從試管口處飛出，關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運動，下說法中正確的是（ ）小球帶正電小球運動的軌跡是拋物線洛倫茲力對小球做正功維持試管勻速運動的拉力 F應逐漸增大注意：洛倫茲力的方向始終和帶電粒子的運動方向垂直，子不做功，不會改變粒子的速度大小，只會改變粒子的速度方向?！究键c鞏固】、選擇題如下圖所示，磁場方向、電荷的運動方向、電荷所受洛倫茲力的方向兩兩垂直，則正確的是（ ）如圖所示，在真空中，水平導線中有恒定電流 I通過，導線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運動情況是（）A.沿路徑a運動B.沿路徑b運動C.沿路徑c運動D.沿路徑d運動每時每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來，地球磁場可以有效地改變這些射線中大A.加一磁場，磁場方向沿z軸負方向B.加一磁場，磁場方向沿C.加一電場，電場方向沿zA.加一磁場，磁場方向沿z軸負方向B.加一磁場，磁場方向沿C.加一電場，電場方向沿z軸負方向D.加一電場，電場方向沿.如圖所示，一帶負電的質(zhì)點在固定的正的點電荷作用下繞該正電做勻速圓周運動，周期為T。，軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點的速度方向圖中箭頭所示，現(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強磁場，已知軌道半徑并因此而改變，則（A.B.C.D.）若磁場方向指向紙里，

若磁場方向指向紙里，

若磁場方向指向紙外，

若磁場方向指向紙外，質(zhì)點運動的周期將大于質(zhì)點運動的周期將小于質(zhì)點運動的周期將大于質(zhì)點運動的周期將小于y軸正方向y軸正方向ToToToToCD與另一回路的磁場方向垂直CD段導線受到如圖所示，連接兩平行金屬板的導線的一部分一段導線GH平行且均在紙面內(nèi)，金屬板置于磁場中，于紙面向里，當一束等離子體射入兩金屬板之間時，力F的作用.貝U（ ）若等離子體從右方射入，若等離子體從右方射入，若等離子體從左方射入，若等離子體從左方射入，如圖所示，一個帶正電荷的小球沿水平光滑絕緣的桌面向右動，飛離桌子邊緣A最后落到地板上.設(shè)有磁場時飛行時間為水平射程為Xi,著地速度大小為Vi；若撤去磁場，其余條件不時，小球飛行時間為t2，水平射程為X2，著地速度大小為V2.則列結(jié)論不正確的是（ ）A.Xi>X2B.ti>t2C.Vi>V2D.vi和V2相等二、計算論述題&如圖所示是磁流體發(fā)電機的示意圖，兩極板間的勻強磁場磁感應強度為B=0.5T,極板間距d=20cm如果要求該發(fā)電機的輸出電壓為U^20V，則離子的速率為多少？A.B.C.D.AlZF向左F向右F向左F向右多數(shù)帶電粒子的運動方向， 使它們不能到達地面，這對地球上的生命有十分重要的意義.設(shè)有一個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)?如圖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，在熒光屏上會看到一條亮線.要使熒光屏上的亮線向下（z軸負方向）偏轉(zhuǎn)，則下列措施中可采用的是（）豎直的平行金屬板AB相距d,板長為I，板間電壓為U.垂直面向里的磁感應強度為B的勻強磁場分布在兩板之間，如圖所示.一帶荷量為+q、質(zhì)量為m的油滴從上方下落并從兩板中央 P點進入板內(nèi)空間.已知剛進入時靜電力恰等于磁場力， 最后油滴從一板的下端點離開，油滴離開場區(qū)時速度的大小。

如圖所示，在磁感應強度為 B的勻強磁場中，有一與磁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TOC\o"1-5"\h\zq的擺球?試求擺球向左通過最低位置時繩上的拉力 F。3.5參考答案自主學習1洛倫茲力靜電力力的概念磁場對在其中的“運動”電荷的作用力電場對放入其中的電荷的作用力產(chǎn)生條件磁場中靜止電荷、沿磁場方向運動的電荷將不受洛倫茲力電場中的電何無論靜止還是沿任何方向運動都要受到靜電力方向“橫向力”方向由電荷正負、磁場方向以及電荷運動方向決定，方向之間關(guān)系遵循左手定則洛倫茲力方向一疋垂直于磁場方向以及電荷運動方向“縱向力”①方向由電何正負、電場方向決定②正電何受力方向與電場方向一致， 負電何受力方向與電場方向相反大小當v丄B時，F(xiàn)=qvB當v//B時，F(xiàn)=0當v與B夾角0時，F(xiàn)=qvESin0F=qE做功情況一定不做功可能做正功，可能做負功，也可能不做功反饋訓練1答案B解析地球表面地磁場方向由南向北， 質(zhì)子帶正電.根據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子在赤道TOC\o"1-5"\h\z上空豎直下落過程中受到的洛倫茲力方向向東.故選 B。答案B解析地球表面地磁場方向由南向北， 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?？键c鞏固1.D2.答案B

由左手定則，質(zhì)子剛進入磁CD由左手定則，質(zhì)子剛進入磁CD必錯；由于洛倫茲力B正確。答案A解析地球表面地磁場方向由南向北，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.答案B解析若加一磁場，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，由左手定則知磁場方向應沿 y軸正方向，A錯，B對；若加一電場電子應受到向下的靜電力作用，故電場方向沿 z軸正向，CD均錯.答案AD解析若磁場方向指向紙里，由左手定則可判斷洛倫茲力方向與庫侖力方向相反，則帶負電粒子做圓周運動的向心力減小，由于半徑不變，其速度減 小，周期變大，故A對B錯；若磁場方向指向紙外，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D對.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、負電荷的氣態(tài)離子群體.當?shù)入x子體從右方射入時，正、負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線GH所產(chǎn)生的磁場中，由左手定則可知，它受到的安培力的方向向左，所以 A項對，B項錯;同理可分析得知C項錯，D項對.C8.答案200m/s解析等離子體以一定速度進入磁場后，在洛倫茲力作用下正離子向上極板偏轉(zhuǎn)，負離子向下極板偏轉(zhuǎn)，上下極板因聚集了異種電荷從而使兩板之間產(chǎn)生電壓，當離子在兩極間勻速運動時，電壓達到穩(wěn)定.此時有 q#=qvB,得v=￡，代入數(shù)據(jù)得v