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1、第25讲PART 25磁场对运动电荷的作用教材知识梳理考点互动探究教师备用习题一、洛伦兹力1.定义:磁场对的作用力.2.大小:当vB时,F=;当vB时,F=.3.方向:用定则来判断.(1)判定方法:应用左手定则,注意四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的.(2)方向特点:fB,fv,即f垂直于决定的平面.4.通电导体所受的安培力是导体内所有运动电荷所受的的宏观表现.教材知识梳理运动电荷qvB0左手反方向v、B洛伦兹力教材知识梳理匀速直线匀速圆周教材知识梳理教材知识梳理考点一洛伦兹力的理解与计算考点互动探究考向一洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面.
2、(2)当电荷运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也随之变化.(3)用左手定则判断洛伦兹力方向,应注意区分正、负电荷.(4)洛伦兹力一定不做功.(5)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用.考点互动探究图25-1考点互动探究答案 C考点互动探究变式题 (多选)如图25-2所示,匀强磁场的方向竖直向下.磁场中有光滑的水平桌面,在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管.在垂直于试管的水平拉力F作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从试管口处飞出.关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法中正确的是()A.小球带负电B.小球运动的轨迹是一条抛物线C.洛伦兹力对小球做正功D.要保持试管匀速运动,拉力F应
3、逐渐增大图25-2考点互动探究答案 BD解析 小球能从管口处飞出,说明小球受到指向管口方向的洛伦兹力,根据左手定则可知小球带正电,故A错误;设试管运动速度为v1,小球在垂直于试管方向的分运动是匀速直线运动,小球沿试管方向受到洛伦兹力的分力F1=qv1B,而q、v1、B均不变,所以F1不变,那么小球沿试管做匀加速直线运动,与平抛运动类似,所以小球运动的轨迹是一条抛物线,故B正确;洛伦兹力总是与速度垂直,所以不做功,故C错误;设小球沿试管的分速度大小为v2,则小球受到垂直于试管向左的洛伦兹力的分力F2=qv2B,v2增大,则F2增大,而拉力F=F2,则F逐渐增大,故D正确.考点互动探究考向二洛伦兹
4、力与电场力的比较洛伦兹力电场力产生条件v0且v不与B平行电荷处在电场中大小F=qvB(vB)F=qE力方向与场方向的关系FB,Fv正电荷受力与电场方向相同,负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做功,也可能不做功作用效果只改变电荷的速度方向,不改变速度大小既可以改变电荷的速度大小,也可以改变运动的方向考点互动探究例2 (多选)带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3;若加上竖直向上的匀强电场,且保持初速度仍为
5、v0,小球上升的最大高度为h4,如图25-3所示.不计空气阻力,则 ()A.一定有h1=h3 B.一定有h1h4C.h2与h4无法比较D.h1与h2无法比较图25-3考点互动探究答案 AC考点二带电粒子在有界匀强磁场中的运动考点互动探究带电粒子在直线边界磁场中的运动(进、出磁场具有对称性,如图25-4所示).考向一直线边界磁场图25-4考点互动探究例3 (多选)2018郑州质检 如图25-5所示,一单边有界匀强磁场的边界上有一粒子源,以与水平方向成角的不同速率向磁场中射入两个相同的粒子1和2,粒子1经磁场偏转后从边界上A点射出磁场,粒子2经磁场偏转后从边界上B点射出磁场,OA=AB,则()A.
6、粒子1与粒子2的速率之比为12B.粒子1与粒子2的速率之比为14C.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为11D.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为12图25-5考点互动探究答案 AC考点互动探究带电粒子在平行边界磁场中的运动(存在临界条件,如图25-6所示).考向二平行边界磁场图25-6考点互动探究例4 (多选)如图25-7所示,宽d=4 cm的有界匀强磁场,纵向范围足够大,磁场方向垂直于纸面向里.现有一群正粒子从O点以相同的速率在纸面内沿不同方向进入磁场,若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r=10 cm,则()A.右边界-8 cmy8 cm处有粒子射出B.右边界0y16 cm处有
7、粒子射出D.左边界0y0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为()考点互动探究图25-14考点互动探究答案 D教师备用习题1.2015海南卷 如图所示,a是竖直平面P上的一点,P前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点,P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下,在水平面内向右弯曲经过a点.在电子经过a点的瞬间,条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向 ()A.向上B.向下C.向左D.向右教师备用习题答案 A教师备用习题教师备用
8、习题答案 B教师备用习题教师备用习题答案 D教师备用习题4.(多选)图为某磁谱仪部分构件的示意图.图中,永磁铁提供匀强磁场,硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹.宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子.当这些粒子从上部垂直进入磁场时,下列说法正确的是()A.电子与正电子的偏转方向一定不同B.电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C.仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D.粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越小教师备用习题答案 AC教师备用习题教师备用习题答案 B教师备用习题6.(多选)如图所示,两个匀强磁场方向相同,磁感应强度分别为B1、B2,虚线MN为理想边界.现
9、有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中,其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线.以下说法正确的是()教师备用习题答案 AD教师备用习题7.某装置用磁场控制带电粒子的运动,工作原理如图所示.装置的长为L,上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小均为B、方向与纸面垂直且相反,两磁场的间距为d.装置右端有一收集板,M、N、P为板上的三点,M位于轴线OO上,N、P分别位于下方磁场的上、下边界上.在纸面内,质量为m、电荷量为-q的粒子以某一速度从装置左端的中点射入,方向与轴线成30角,经过上方的磁场区域一次,恰好到达P点.改变粒子入射速度的大小,可以控制粒子到达收集板上的位置.不计粒子的重力.教师备用习题(1)求磁场区域的宽度h;(2)欲使粒子到达收集板的位置从P点移到N点,求粒子入射速度的最小变化量v;(3)欲使粒子到达M点,求粒子入射速度大小的可能值.教师备用习题教师备用习题
