运动电荷在磁场中受力导学案

《运动电荷在磁场中受力导学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运动电荷在磁场中受力导学案（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 运动电荷在磁场中受到的力【自主学习】1、洛伦兹力的定义： 。2、洛伦兹力的方向的判断方法： 。伸开 ，使拇指与其余四个手指 ，并且都与 在同一平面内；让 从掌心进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是运动的 在磁场中所受洛伦兹力的方向。*3、洛伦兹力的大小（1）当 vB 时，F = 。 （2）当 vB 时，F = 。4、电视显像管的作用原理显像管中有一个 ，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 都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就不断移动，这在电视技术中叫做 。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做 。电视机中每秒要进行 场扫

2、描，再因为荧光粉的余辉时间，所以我们感到整个荧光屏都在发光。【活动与探究】1、洛伦兹力的方向：（1）带电粒子所受洛伦兹力方向与方向速度、磁场方向是否垂直：当运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力 。当运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力 。结论：速度与磁场方向 垂直，但洛伦兹力方向与磁场、速度方向 垂直。2、推导洛伦兹力公式（1）洛伦兹力与安培力的关系：安培力是洛伦兹力的 ，洛伦兹力是安培力的 。（2）洛伦兹力和安培力的大小关系： （3）洛伦兹力公式推导：设一段长为 L，横截面积为 S 的直导线，单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷荷量为 q，自由电荷定向移动速率为 v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁

3、感应强度为 B 的匀强磁场中，求（1）通电导线中的电流（2）通电导线所受的安培力（3）这段导线内的自由电荷数（4）每个电荷所受的洛伦兹力洛仑兹力和电场力的比较：电场力洛仑兹力力的性质施力物体受力物体产生条件大 小方 向【课堂练习】1、下列说法正确的是：A运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力作用 B运动电荷在某处不受洛伦兹力作用则该处的磁感应强度一定为零 C洛伦兹力可以能改变带电粒子的动能D洛伦兹力对带电粒子不做功2、一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则A. 此空间一定不存在磁场B. 此空间可能有磁场，方向与电子速度平行C. 此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D. 此空间可能有正

4、交的磁场和电场，他们的方向均与电子速度垂直3、有一个通电长螺线管中，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，粒子将在管中：A作圆周运动 B沿轴线来回运动 C作匀加速直线运动 D作匀速运动4、试判断带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力的方向：5、电子以 1.2107m/s 的速度进入 B=0.02T 的匀强磁场中，当速度与磁场夹角分别为 30和 37时，电子所受洛伦兹力分别为_ 和_.vv+q+q+q+qvv6、如图中表示磁场、正电荷运动方向和磁场对电荷作用力 F 的相互关系图，这四个图中画得正确的是（其中、F、两两垂直）( )7、如图 3 所示，某一带电粒子垂直射入一个垂直纸面向外的匀强磁场，并经过 P 点

5、，试判断带电粒子的电性。8、电子的速率 v=3106 m/s，垂直射入 B=0.10 T 的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？【课后作业】一、选择题 1(2011 年佛山高二检测)下列说法中正确的是( ) A电荷在磁场中一定受到洛伦兹力 B运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力 C某运动电荷在某处未受到洛伦兹力，该处的磁感应强度一定为零 D洛伦兹力可以改变运动电荷的运动方向 答案：D 2一个长螺线管中通有交变电流，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，不计重力，粒子将在管中( ) A做圆周运动 B沿轴线来回运动 C做匀加速直线运动 D做匀速直线运动 答案：D 3(2011 年东台高二检测)如图 351

6、9 所示，用丝线吊一个质量为 m 的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从 A 点和 B 点向最低 点 O 运动且两次经过 O 点时( ) A小球的动能相同 B丝线所受的拉力相同 C小球所受的洛伦兹力相同 D小球的向心加速度相同 解析：选 AD.带电小球受到洛伦兹力和绳的拉力与速度方向时刻垂直，对小球不做功，只改变速度方 向，不改变速度大小，只有重力做功，故两次经过 O 点时速度大小不变，动能相同，A 正确；小球分别 从 A 点和 B 点向最低点 O 运动且两次经过 O 点时速度方向相反，由左手定则可知两次过 O 点洛伦兹力方向相反，绳的拉力大小也就不同，故 B、C 错；由

7、 a可知向心加速度相同，D 正确v2R 4.长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图 3520 所示，则下面说法正确的是( ) A金属块上下表面电势相等 B金属块上表面电势高于下表面电势 C金属块上表面电势低于下表面电势 D无法比较两表面的电势高低 解析：选 C.由左手定则知自由电子所受洛伦兹力方向向上，即自由电子向上偏，所以上表面电势比下 表面低新课标第一网 5.(2011 年长春高二检测)在方向如图 3521 所示的匀强电场(场强为 E)和匀强磁场(磁感应强度为 B)共 存的场区中，一电子沿垂直电场线和磁感线的方向以速度 v0射入场区，设电子射出场区时的速度为 v， 则( ) A

8、若 v0E/B，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度 vv0 B若 v0E/B，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度 vv0 C若 v0E/B，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度 vv0 D若 v0E/B，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度 vv0解析：选 BC.不计电子的重力，电子受到向上的电场力 qE 和向下的洛伦兹力 qv0B，当 v0 ，即EB qv0BqE 时，电子将向下偏，轨迹为，电场力做负功，洛伦兹力不做功，射出场区时，速度 vv0；当 v0 时，电子向上偏，轨迹为，电场力做正功，射出场区时，速度 vv0，当 v0 时，电子将沿EBEB直线水平向右飞出故答案为 B、C. 6.如图 3522

9、所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘 A，最后落 到地板上设有磁场时飞行时间为 t1，水平射程为 x1，着地速度大小为 v1；若撤去磁场，其余条件不变 时，小球飞行时间为 t2，水平射程为 x2，着地速度大小为 v2.则下列结论不正确的是( ) Ax1x2 Bt1t2 Cv1v2 Dv1和 v2相同 答案：CD 7.如图 3523 所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金属棒 AB 从高 h 处自由 下落，则( ) AA 端先着地 BB 端先着地 C两端同时着地 D以上说法均不正确 解析：选 B.AB 棒中自由电子随棒一起下落，有向下的速度，并受

10、到向左的洛伦兹力，故自由电子往左 端集中，因此 A 端带负电，B 端带正电A 端受到向上静电力，B 端受到向下静电力，B 端先着地 8.(2011 年郑州高二检测)如图 3524 所示，a 为带正电的小物块，b 是一不带电的绝缘物体，a、b 叠 放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力 F 拉 b 物块，使 a、b 一起 无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段( ) Aa、b 一起运动的加速度减小 Ba、b 一起运动的加速度增大 Ca、b 物块间的摩擦力减小 Da、b 物块间的摩擦力增大 解析：选 AC.(1)以 a 为研究对象，分析 a 的受力情况 a 向左加速

11、，受洛伦兹力方向向下，对 b 的压力增大 (2)以 a、b 整体为研究对象，分析整体受的合外力 b 对地面压力增大，b 受的摩擦力增大，整体合外力减小，加速度减小； (3)再分析 a、b 对 a 的摩擦力是 a 的合外力 a 的加速度减小，a 的合外力减小，a、b 间的摩擦力减小9.如图 3525 所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图 所示的匀强磁场 B 中现给滑环施以一个水平向右的瞬时速度，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的 运动情况可能是( ) A始终做匀速运动 B开始做减速运动，最后静止于杆上 C先做加速运动，最后做匀速运动 D先做减速运动，最后做

12、匀速运动 解析：选 ABD.带电滑环向右运动所受洛伦兹力方向向上，其大小与滑环初速度大小有关由于滑环初 速度的大小未具体给定，因而洛伦兹力与滑环重力可出现三种不同的关系： (1)当洛伦兹力等于重力时，则滑环做匀速运动； (2)当洛伦兹力小于重力时，滑环将做减速运动，最后停在杆上； (3)当洛伦兹力开始时大于重力时，滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小，滑环与杆之间挤压力将逐 渐减小，因而滑环所受的摩擦力减小，当挤压力为零时，摩擦力为零，滑环做匀速运动 二、计算题 w w w .x k b 1.c o m 10如图 3526 所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图K 为电子枪，由枪中沿 KA 方

13、向射出的电子，速率大小 不一当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔 S.设产生匀强电场的平行板间的电压为 300 V，间距为 5 cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为 0.06 T，问： (1)磁场的方向应该垂直纸面向里还是向外？ (2)速度为多大的电子才能通过小孔 S? 解析：(1)由题图可知，平行板产生的电场强度 E 方向向下，使带负电的电子受到的电场力 FEeE 方 向向上若没有磁场，电子束将向上偏转为了使电子能够穿过小孔 S，所加的磁场施于电子束的洛伦 兹力必须是向下的根据左手定则分析得出，B 的方向垂直于纸面向里 (2)电子受到的洛伦兹

14、力为 FBevB，它的大小与电子速率 v 有关只有那些速率的大小刚好使得洛伦 兹力与电场力相平衡的电子，才可沿直线 KA 通过小孔 S. 据题意，能够通过小孔的电子，其速率满足下式：evBeE，解得：v .又因为 E ，所以 v，EBUdUBd将 U300 V，B0.06 T，d0.05 m 代入上式，得 v105 m/s 即只有速率为 105 m/s 的电子可以通过小孔 S. 答案：(1)向里 (2)105 m/s 11.(探究创新)如图 3527 所示，AB 为一段光滑绝缘水平轨道，BCD 为一段光滑的圆弧轨道，半径为 R，今有一质量为 m、带电量为q 的绝缘小球，以速度 v0从 A 点向

15、 B 点运动，后又沿弧 BC 做圆周运动， 到 C 点后由于 v0较小，故难运动到最高点如果当其运动至 C 点时，忽然在轨道区域加一匀强电场和匀 强磁场，使其能运动到最高点，此时轨道弹力为零，且贴着轨道做匀速圆周运动，求： (1)匀强电场的方向和强度； (2)磁场的方向和磁感应强度 (3)小球到达轨道的末端点 D 后，将做什么运动？解析：小球到达 C 点的速度为 vC，由动能定理得：mgR mv2 mv2，所以 vC.在12C120v022gRC 点同时加上匀强电场 E 和匀强磁场 B 后，要求小球做匀速圆周运动，对轨道的压力为零，必然是沦洛 兹力提供向心力，且有 qEmg，故匀强电场的方向应为竖直向上，大小 E.由牛顿第二定律得：mgqqvcBm，所以 Bm ，B 的方向应垂直