专题3.5 运动电荷在磁场中受到的力-2020届高中物理同步讲义 人教版(选修3-1)
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1、第三章 磁场第5节 运动电荷在磁场中受到的力一、洛伦兹力1定义:磁场对 的作用。2与安培力的关系:安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力的 表现。二、洛伦兹力的大小和方向1洛伦兹力的方向用左手定则判断:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让 从掌心进入,并使四指指向 运动的方向,这时 就是运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。2洛伦兹力的大小(1)公式:F= 。式中为v与B的夹角。(2)特殊情况当=90即vB时,F= 。当= ,即vB时,F=0。即v与B平行时,运动电荷不受洛伦兹力。3洛伦兹力不做功洛伦兹力的方向既 于磁场,又 于电荷运动的速度,根据做功的条件可以推断:洛伦兹力对
2、运动电荷 。三、电视显像管的工作原理电视显像管应用了电子束 的道理。显像管中有一个 ,工作时它能发射 ,荧光屏被电子束撞击就能发光。在偏转区的 方向和 方向都有偏转磁场,其 、 都在不断地变化。学科、网运动电荷 宏观磁感线 正电荷 拇指所指的方向 qvB 0或180 垂直 垂直 不做功磁偏转 阴极 电子 水平 竖直 方向 强弱一、洛伦兹力和电场力的比较洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动电荷的作用电场对放入其中电荷的作用产生条件v0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力的作用大小F=qvB(vB)F=qE力方向与场方向的关系一定是FB,Fv,与电荷的电性无关正电荷受力与电场的方向相同,负电荷受
3、力与电场的方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功,也可能不做功力为零时场的情况F为零,B不一定为零F为零,E一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向,不改变速度的大小既可以改变电荷的运动速度的大小,也可以改变电荷运动的方向【例题1】(2018安徽省合肥市第一中学高考最后一卷)在如图所示的直角坐标系中,坐标原点O固定有正点电荷,另有平行于y轴的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为q的微粒,恰好能以y轴上O(0,a)点为圆心做匀速圆周运动,其轨迹平面与xOz平面平行,角速度为,旋转方向如图中箭头所示,重力加速度为g。下列说法中正确的是A微粒可能带正电,也可能带负电B磁场方向一定沿y轴负方向
4、C无法求出磁感应强度的大小D磁感应强度大小为参考答案:BD试题解析:带电微粒受重力、库仑力、洛伦兹力,这三个力的合力提供向心力,则可判断微粒带正电,故A错误;由于洛伦兹力方向一定是指向圆心的,又微粒带正电,故磁场方向一定沿y轴负方向,故B正确;设圆轨道半径为R,圆周上一点和坐标原点连线与y轴的夹角为,则有mgF电cos;qRBF电sinm2R,解得,故C错误,D正确。二、洛伦兹力与安培力的联系及区别1安培力是洛伦兹力的宏观表现,二者是相同性质的力,都是磁场力。2洛伦兹力对运动电荷不做功;安培力对通电导线可以做正功,可以做负功,也可以不做功。【例题2】关于安培力和洛伦兹力,下面说法中正确的是A洛
5、伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B洛伦兹力和安培力,其本质都是磁场对运动电荷的作用力C安培力就是洛伦兹力,二者是等价的D安培力对通电导线能做功,但洛伦兹力对运动电荷不能做功参考答案:BD1(2017甘肃省兰州市第一中学高二期中)关于安培力、电场力和洛伦兹力,下列说法正确的是A安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断B电荷所受电场力一定与该处电场方向一致,电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直C电荷在电场中一定受电场力作用,电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用D安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用,安培力可以对通电导线做功,洛伦兹力对运动电荷也做功2如图所示,带正电的不计重力的粒子,沿水
6、平向右的方向垂直进入磁场,关于其运动情况,下列说法中正确的是A如图中轨迹1所示B如图中轨迹2所示C如图中轨迹3所示D垂直纸面向里运动3(2018陕西省高三教学质量检测)磁流体发电是一项新兴技术。如图所示,平行金属板之间有一个很强的磁场,将一束含有大量正、负带电粒子的的等离子体,沿图中所示方向喷入磁场,图中虚线框部分相当于发电机,把两个极板与用电器相连,则A用电器中的电流方向从B到AB用电器中的电流方向从A到BC若只增大带电粒子电荷量,发电机的电动势增大D若只增大喷入粒子的速度,发电机的电动势增大4如图所示,电解池中放了两个金属极板,则最终上面的金属板和下面的金属板哪个电势高(垂直纸面向里的磁场
7、)A上板高 B下板高C一样高 D无法确定5(2018贵州省遵义高三模拟)如图所示,套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正的电小球,其质量为m,带电荷量为q,小球可在棒上滑动。现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中,设小球所带电荷量不变,在小球由静止下滑的过程中A小球的加速度一直增大B小球的速度一直增大,直到最后匀速C小球的速度先增大,再减小,直到停止运动D棒对小球的弹力一直减小6如图所示,带正电的小球通过绝缘柄固定在A处,匀强磁场方向垂直纸面向里。则有关洛伦兹力的分析,正确的是A若将匀强磁场向右水平平移,由于带电小球静止,所以它不受洛伦兹力作用B若将匀强磁场向右水平平移,小球会受
8、到洛伦兹力作用,其方向向上C若将匀强磁场向右水平平移,小球会受到洛伦兹力作用,其方向向下D若磁场沿垂直纸面的方向平移,则小球不受洛伦兹力作用7(2018福建省福州市八县一中高二联考)如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,带电粒子的速率为v,带电荷量为q,下列带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向正确的是A图(1)为,方向与v垂直斜向上B图(2)为,方向与v垂直斜向下C图(3)为,方向垂直纸面向外D图(4)为,方向垂直纸面向里8(2018四川省乐山市高三第三次调查研究)如图所示,两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中,O为M、N连线中点,连线上a、b两点关于O点对称,导线通有大小相等、方
9、向相反的电流I。已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度,式中k是常数,I是导线中的电流,r为点到导线的距离,一带正电的小球(图中未画出)以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点。关于上述过程,下列说法正确的是A小球先做加速运动后做减速运动B小球一直做匀速直线运动C小球对桌面的压力先增大后减小D小球对桌面的压力一直在增大9用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电荷量为+q的小球,让它处于如图所示的磁感应强度为B的匀强磁场中。由于磁场运动,小球静止在如图所示位置,这时悬线与竖直方向夹角为,并被拉紧,则磁场的运动速度和方向是Av=,水平向右Bv=,水平向左Cv=,竖直向上Dv=,竖直向下10(2018江
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