人教版選修31 第三章 第5課時(shí) 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力 學(xué)案.docVIP

1. 洛倫茲力定義：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。與安培力的關(guān)系：安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷受到洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。2. 洛倫茲力的大小和方向洛倫茲力的方向：用左手定則判斷：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。洛倫茲力的大小公式：f=qvbsin。式中為v與b的夾角。特殊情況：當(dāng)=90即vb時(shí)，f=qvb。當(dāng)=0或180，即vb時(shí)，f=0。即v與b平行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力。洛倫茲力不做功洛倫茲力的方向既垂直于磁場(chǎng)，又垂直于電荷運(yùn)動(dòng)的速度，根據(jù)做功的條件可以推斷：洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。3. 電視顯像管的工作原理電視顯像管應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理。顯像管中有一個(gè)陰極，工作時(shí)它能發(fā)射電子，熒光屏被電子束撞擊就能發(fā)光。在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在不斷地變化。如圖所示，直導(dǎo)線長(zhǎng)為l，電流為i，導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)為n，截面積為s，電荷的電荷量為q，運(yùn)動(dòng)速度為v，請(qǐng)推導(dǎo)洛倫茲力的大小。學(xué) 在如圖所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為b，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q。試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并說(shuō)明洛倫茲力的方向。計(jì)算洛倫茲力大小時(shí)，要注意v取與b垂直的分量，洛倫茲力的方向垂直于v與b所決定的平面。解析：（1）因vb，所以f=qvb，方向與v垂直斜向上；（2）v與b夾角為30，取v與b垂直分量，故f=qvbsin30= ，方向垂直直面向里；（3）由于v與b平行，所以不受洛倫茲力；（4）v與b垂直，故f=qvb，方向與v垂直斜向上。如圖所示為“濾速器”裝置的示意圖。 a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有不同速率的電子沿水平方向由左向右進(jìn)入a、b兩板之間，為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓及勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線oo運(yùn)動(dòng)，由o射出。不計(jì)重力作用。能達(dá)到目的的辦法是（ ）a使a板帶正電，b板帶負(fù)電；磁場(chǎng)方向垂直紙面向外b使a板帶正電，b板帶負(fù)電；磁場(chǎng)方向平行紙面向左c使a板帶負(fù)電，b板帶正電；磁場(chǎng)方向垂直紙面向外d使a板帶負(fù)電，b板帶正電；磁場(chǎng)方向垂直紙面向里一種測(cè)量血管中血流速度儀器的原理如圖所示，在動(dòng)脈血管左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.08t，電壓表測(cè)出的電壓為0.10mv，則血流速度的大小為 。（結(jié)果取兩位有效數(shù)字，提示：血液是導(dǎo)電體，血流流動(dòng)時(shí)，帶電粒子在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)）血液流動(dòng)時(shí)，血液中的正負(fù)電荷在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，向上下兩端偏轉(zhuǎn)，在上下兩端間產(chǎn)生電勢(shì)差，最終電荷在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡。根據(jù)該規(guī)律求出血流的速度大小。答案：0.63解析：當(dāng)電場(chǎng)力和洛倫茲力相等時(shí)有：qe=qvb，又有 ，則有： 。如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一足夠長(zhǎng)的絕緣細(xì)棒oo在豎直面內(nèi)垂直于磁場(chǎng)方向放置，細(xì)棒與水平面夾角為。一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán)a套在oo棒上，圓環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，且tactadc .tabtacvnb兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力fmfnc小球第一次到達(dá)m點(diǎn)的時(shí)間大于到達(dá)n點(diǎn)的時(shí)間d在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場(chǎng)中不能參考答案與解析1a解析：安培力和洛倫茲力的方向均可用左手定則判斷，a正確；正電荷所受電場(chǎng)力一定與該處電場(chǎng)方向一致，電荷所受的洛倫茲力一定與磁場(chǎng)方向垂直，b錯(cuò)誤；電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力作用，靜止的電荷在磁場(chǎng)中一定不受洛倫茲力作用，c錯(cuò)誤；洛倫茲始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，d錯(cuò)誤?！久麕燑c(diǎn)睛】通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力為安培力，而運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到力為洛倫茲力。它們均屬于磁場(chǎng)力，本質(zhì)上是一種力，方向都由左手定則來(lái)確定，由于洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功。2b3b4c解析：電流的周圍存在磁場(chǎng)，根據(jù)右手螺旋定則判斷出電流下方的磁場(chǎng)方向，電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力，根據(jù)左手定則判斷出洛倫茲力的方向，從而確定陰極射線的偏轉(zhuǎn)方向。根據(jù)右手螺旋定則，知電流下方的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，陰極射線（電子流）從負(fù)極流向正極，根據(jù)左手定則，電子所受洛倫茲力方向向上，所以陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，c正確。5cd解析：勻強(qiáng)磁場(chǎng)向右水平移動(dòng)，相當(dāng)于帶點(diǎn)小球水平向左移動(dòng)，因此小球會(huì)受到洛倫茲力作用，方向向下，ab錯(cuò)誤，c正確；若勻強(qiáng)磁場(chǎng)沿垂直紙面的方向平移，則相當(dāng)于小球沿垂直紙面的方向移動(dòng)，因此小球的運(yùn)動(dòng)方向平行磁場(chǎng)的方向，故不受洛倫茲力的作用，d正確。6a解析：應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)的方向，電荷的運(yùn)動(dòng)方向間的關(guān)系時(shí)四指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。由左手定則可知粒子帶正電向上運(yùn)動(dòng)，粒子帶負(fù)電，向下運(yùn)動(dòng)所以a選項(xiàng)符合，a選項(xiàng)正確，bcd選項(xiàng)錯(cuò)誤?！久麕燑c(diǎn)睛】容易題，應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)的方向電荷的運(yùn)動(dòng)方向間的關(guān)系時(shí)一定要明確四指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向。7d解析：射線是不帶電的光子流，在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤。粒子為氦核帶正電，由左手定則知受到向上的洛倫茲力向上偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)ac錯(cuò)誤；粒子是帶負(fù)電的電子流，應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)d正確。8a解析：條形磁鐵的磁感線方向在a點(diǎn)為垂直p向外，粒子在條形磁鐵的磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng)，