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1、20102011学年第一学期物理选修31第三章复习及同步练习第五节一、学习目标：1、知道什么是洛伦兹力，知道洛伦兹力与安培力的关系。2、会用左手定则判断洛伦兹力的方向。3、理解洛伦兹力大小的计算公式，并会用其进行计算。二、重点、难点：重点：洛伦兹力大小的计算与方向的判定。难点：洛伦兹力特点的理解及洛伦兹力作用下的动态分析问题。三、考点分析：内容和要求考点细目出题形式洛伦兹力定义选择、填空、计算题洛伦兹力方向的判定洛伦兹力的大小的计算洛伦兹力与电场力的比较速度选择器速度选择器的构造及作用选择、填空、计算题速度选择器的原理电视显像管的工作原理电视显像管的构造及原理选择题电视显像管的扫描知识梳理典型
2、例题知识点1：洛伦兹力大小与方向的判定：例1：如图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并判断洛伦兹力的方向。答案：A图中，因，所以，方向与v垂直斜向左。B图中，垂直，方向垂直纸面向里。C图中，由于平行，所以不受洛伦兹力。D图中，垂直，方向与v垂直斜向左。母题迁移 试判断下图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电情况。答案：a图：竖直向上 b图：垂直纸面向外 c图：粒子带负电荷 d图：垂直纸面向里知识点2：洛伦兹力特点的理解及带电体在洛伦兹力作用下的动态分析问题：例2：如图所示，摆球带负电的单摆在一匀强磁场
3、中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在AB间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力的大小为，摆球加速度大小为；由B摆动到最低点C时，摆线拉力的大小为，摆球加速度大小为，则（ ）。A. B. C. D. 答案：B例3：如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中。质量为m、带电量为Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑，在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（ ）。A. 滑块受到的摩擦力不变B. 滑块到达地面时的动能与B的大小无关C. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D. B很大时，滑块可能静止于斜面上答案：C知识点3：电视机的工作原理：例4：图甲是电视机的显
4、像管的结构示意图，荧光屏平面位于坐标平面y轴是显像管的纵轴线。位于显像管尾部的灯丝被电流加热后有电子逸出，这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向y方向射出，构成了显像管的“电子枪”。如果没有其他力作用，从电子枪发射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原点O，使荧光屏的正中间出现一个亮点。当在显像管的管颈处的较小区域（图中B部分）加沿z方向的磁场（偏转磁场），亮点将偏离原点O而打在x轴上的某一点，偏离的方向和距离大小依赖于磁场的磁感应强度B。为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线（电子束的水平扫描运动），偏转磁场的磁感应强度随时间变化的规律应是图乙中的（ ）。甲乙答案：A母题迁移
5、 如图所示为电视机显像管的偏转线圈的示意图，圆心黑点O未通电流时，电子枪发射出的电子由纸内直射向纸外，那么接通电源，给偏转线圈加上图示方向电流时，电子束应（ ）。A. 不偏转，仍打在O点B. 向左偏转C. 向上偏转D. 向下偏转答案：D知识点4：洛伦兹力与电场力的区别：例5：如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的点（图中未标出）穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b（ ）。A. 穿
6、出位置一定在点下方B. 穿出位置一定在点上方C. 运动时，在电场中的电势能一定减小D. 在电场中运动时，动能一定减小答案：C母题迁移 从地面上方A点处自由落下一带电荷量为q，质量为m的粒子，地面附近有如图所示的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，这时粒子的落地速度大小为。若电场不变，只将磁场的方向改为垂直纸面向外，粒子落地的速度大小为，则（ ）。A. B. C. D. 无法判定答案：A提分技巧本讲内容是电磁学部分的重点和难点，定量计算型考题较多，学习时可通过观察和亲手实验的方法形成洛伦兹力的概念，明确与安培力的关系，运用比较的方法明确与电场力的区别，本部分内容突出体现了
7、建立物理模型的方法，通过建立物理模型推导洛伦兹力的表达式，体会从推理到猜想到实验验证的科学研究方法。对于左手定则的应用，要注意四指的方向与电荷运动方向的关系，注意电荷的电性。预习导学一、预习新知带电粒子在匀强磁场中的运动问题归纳二、预习点拨探究任务一：带电粒子在匀强磁场中的几类运动：【反思】（1）带电粒子在匀强磁场中的运动有哪些典型的运动形式，前提条件是什么？（2）带电粒子在匀强磁场中的运动满足哪些重要的规律？探究任务二：解决磁场中圆周运动问题的一般方法：【反思】（1）带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的圆心的确定方法是什么？（2）如何计算带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的时间？ 同步练习 （答题时
8、间：45分钟）1. 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（ ）。A. 竖直向下沿直线射向地面B. 相对于预定地点，稍向东偏转C. 相对于预定地点，稍向西偏转D. 相对于预定地点，稍向北偏转2. 如图所示，在长直导线AB旁，有一带正电的小球用绝缘细绳悬挂在O点，当导线中通入恒定电流时，下列叙述正确的是（ ）。A. 小球受到磁场力的作用，其方向向里B. 小球受到磁场力的作用，其方向指向纸外C. 小球受到磁场力的作用，其方向垂直AB向右D. 小球不受磁场力的作用3. 如图所示，有一重力为G的带电小球，从两竖直的带等量异种电荷的平行板的上方
9、高h处自由落下，两板面间还有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，则小球在通过正交的电磁场的过程中（ ）。A. 一定做曲线运动B. 可能做匀速直线运动C. 机械能可能不变D. 可能做变加速直线运动4. 如图所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌上边缘A，最后落到地板上。设有磁场时飞行时间为，水平射程为，着地速度大小为；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为，水平射程为，着地速度大小为，则下列结论中不正确的是（ ）。A. B. C. D. 大小相同5. 如图是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线，要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方
10、向）偏转，在下列措施中可采用的是（ ）。A. 加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B. 加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C. 加一电场，电场方向沿z轴负方向D. 加一电场，电场方向沿y轴正方向6. 如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的地板上，空间有垂直纸面向里的匀强磁场，用水平恒力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，在加速阶段（ ）。A. 甲、乙两物块间的摩擦力不断增大B. 甲、乙两物块间的摩擦力不断减小C. 甲、乙两物块间的摩擦力大小不变D. 乙物块与地面间的摩擦力不断增大7. 如图所示为一个通有大小、方向周期性变化电流的螺线管，当电子以速度v沿螺线管的轴
11、线方向飞入螺线管后，它的运动情况将是（ ）。A. 做匀速直线运动 B. 做匀加速直线运动C. 做匀减速直线运动 D. 做来回往复的周期运动8. 设空间存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示。已知一离子在电场力和洛伦兹力作用下，从静止开始自a点沿曲线acb运动，到达b点时速度恰为零，c点是运动轨迹的最低点，不计重力，以下说法正确的是（ ）。A. 离子必带正电荷B. a和b点位于同一高度C. 离子经过c点时速度最大D. 离子到达b点后，将按原路返回到a9. 长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示，则下面说法中正确的是（ ）。A. 金属块上、下表面电势相等B. 金
12、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. 不能确定10. 质量为0.1g的小物块，带有的电荷量，放在倾角为30的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物体由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面（设斜面足够长，g取），问：（1）物块带何种电荷？（2）物块离开斜面时的速度为多少？（3）物块在斜面滑行的最大距离是多少？试题答案1. B 解析：地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电。根据左手定则可判定，原子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东。2. D 解析：小球相对磁场的运动速度为0，故不受磁场力作用。3. A 解
13、析：因为刚进入复合场时，电场力、洛伦兹力都在水平方向，重力竖直向下，不可能平衡，竖直方向必然加速，导致洛伦兹力变化而做曲线运动，A对，B、D错。在做曲线运动时，电场力做功，机械能变化，C错。4. C 解析：本题考查带电粒子在磁场中的运动情况，小球离开桌面具有水平速度，无磁场时做平抛运动，水平射程，下落高度；有磁场时小球除受重力外，还受到洛伦兹力的作用，而洛伦兹力时刻与速度方向垂直，因此小球在水平方向具有加速度，在水平方向将做变加速运动，而竖直方向加速度（F为洛伦兹力在竖直方向的分量），即，因此下落h高度用的时间，B选项正确；水平方向的位移，A选项正确；又因为洛伦兹力不做功，只有重力做功，机械能
14、守恒，所以，D选项正确；只有C选项错误。5. B 解析：此题考查演示实验“电子束在磁场中偏转”。要使荧光屏上亮线向下偏转，即电子所受的洛伦兹力方向向下，电子运动方向沿x轴正方向，由左手定则可知，磁场方向应沿y轴正方向，所以正确选项为B。6. B、D 解析：甲受洛伦兹力向下，随v增大而增大，乙与地面之间为，增加，增大。对甲、乙组成的整体：减小，所以甲、乙间为a，减小。7. A 解析：通电螺线管内部的磁场方向是平行轴线方向，电流方向改变时，只是磁场方向反向而已，而电子的运动方向与磁场方向平行，即所受洛伦兹力等于零，因此电子所受合力为零，从而做匀速直线运动。8. A、B、C 解析：离子在a点时静止，
15、不受洛伦兹力作用，根据运动轨迹可判定电场力方向竖直向下，所以离子带正电，A正确；离子沿轨迹acb运动到b点时速度为零，由动能定理可知，合外力做功为零，而洛伦兹力永不做功，因而电场力做功为零，即a、b位于同一等势面上，所以a点与b点位于同一高度，B正确；而c点位于轨迹的最低点，ac之间的电势差最大，电场力做功最多，由动能定理可知，c点的速度最大，C正确，D显然不正确。9. C 解析：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电势低。10. 解析：本题考查带电粒子在磁场中的受力情况。（1）由左手定则可知物块带负电荷。（2）当物块离开斜面时，物块对斜面的压力，对物块进行受力分析如图所示，则有，即，解得。（3）由动能定理得，解得物块在斜面
