高中物理選修3-1磁場對運(yùn)動電荷的作用(復(fù)習(xí)類)Word版

1、磁場對運(yùn)動電荷的作用一、要點(diǎn)講解1. 定義：磁場對運(yùn)動電荷受到的作用力叫做洛倫茲力 2. 大?。篎洛=qvBsi n ,(為B與v的夾角) （1）當(dāng)vB時，F(xiàn)洛mx=qvB; （2）當(dāng)vB時，F(xiàn)洛min=0 ;3. 洛倫茲力的方向：由左手定則判斷。注意： 洛倫茲力一定垂直于B和v所決定的平面（因?yàn)樗葿、V決定）即F洛B且F洛V;但是B與V不一定垂直（因?yàn)樗鼈冇勺陨頉Q定）四指的指向是正電荷的運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向4. 特點(diǎn)：洛倫茲力對電荷不做功，它只改變運(yùn)動電荷速度的方向，不改變速度的大小。原因： F洛V 5. 洛倫茲力和安培力的關(guān)系：F洛是F安的微觀解釋，F(xiàn)安是F洛宏觀體現(xiàn)?？键c(diǎn)2：帶

2、電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動1若vB，則F洛=0，帶電粒子以速度v做勻速直線運(yùn)動.2若vB，則帶電粒子在垂直于磁感應(yīng)線的平面內(nèi)以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動 (1) 洛倫茲力充當(dāng)向心力：(2)軌道半徑：(3)周 期： (4)角 速 度：(5)頻 率：(6)動 能： 二、精題精練1（2010·山東省諸城市高三12月質(zhì)量檢測）.如圖所示，一帶負(fù)電的滑塊從粗糙斜面的頂端滑至底端時的速率為v，若加一個垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，并保證滑塊能滑至底端，則它滑至底端時的速率（ ）、變大 B、變小 C、不變 D、條件不足，無法判斷答案：B2（2010·山東省莘縣實(shí)驗(yàn)高中模擬）在光滑絕緣水平面上，一輕

3、繩拉著一個帶電小球繞豎直方向的軸O在勻強(qiáng)磁場中做逆時針方向的水平勻速圓周運(yùn)動，磁場方向豎直向下，其俯視圖如圖所示若小球運(yùn)動到點(diǎn)時，繩子突然斷開，關(guān)于小球在繩斷開后可能的運(yùn)動情況，以下說法正確的是（ ）小球做順時針方向的勻速圓周運(yùn)動，半徑不變B小球做順時針方向的勻速圓周運(yùn)動，周期一定不變C小球仍做逆時針方向的勻速圓周運(yùn)動，速度增大D小球仍做逆時針方向的勻速圓周運(yùn)動，但半徑減小答案：3（2010·遼寧省錦州市高三期末）如圖所示圓柱形區(qū)域的橫截面在沒有磁場的情況下，帶電粒子（不計(jì)重力）以某一初速度沿截面直徑方向入射時，穿過此區(qū)域的時間為t；若該區(qū)域加沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶

4、電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入射，粒子飛出此區(qū)域時，速度方向偏轉(zhuǎn)了，根據(jù)上述條件可求得的物理量為帶電粒子的初速度B帶電粒子在磁場中運(yùn)動的半徑C帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期D帶電粒子的比荷答案：CD4（2010·天津大港一中高三第四次月考）一均勻磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面，兩帶電粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖所示，則（ ）（） 兩粒子的電荷必然同號； （B） 粒子的電荷可以同號也可以異號；（C） 兩粒子的動量大小必然不同；（D） 兩粒子的運(yùn)動周期必然不同。答案：B5（2010·天津大港一中高三第四次月考）在勻強(qiáng)磁場中，一個帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動，如果又順利垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)

5、強(qiáng)度為原來磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場，則 （ ）粒子的速率加倍，周期減半 B粒子的速率不變，軌道半徑減半C粒子速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4 D粒子的速率不變，周期減半答案：BD6（2010·天津大港一中高三第四次月考）如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的邊界上，有兩個質(zhì)量和電荷量均相等的正、負(fù)離子（不計(jì)重力），從O點(diǎn)以相同的速度0先后射入磁場中，入射方向與邊界夾角為，則正、負(fù)離子在磁場中（ ）運(yùn)動軌跡的半徑相同B運(yùn)動時間相同C重新回到邊界時速度的大小和方向相同D重新回到邊界的位置與O點(diǎn)的距離不相等答案：C7（2010·福建省古田一中高三第二次月考）目前，世界上正在研究一

6、種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖表示它的原理：將一束等離子體噴射入磁場，在磁場中有兩塊金屬板、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓。以下正確的是 B板帶正電 B板帶正電 C其他條件不變，只增大射入速度，UB增大 D其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，UB增大答案：CD8（2010·福建省三明一中高三第二次月考）三個速度大小不同的同種帶電粒子，沿同一方向從圖中長方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場上邊緣射入，當(dāng)它們從下邊緣飛出時對入射方向的偏角分別為90°、60°、30°，則它們在磁場中運(yùn)動的時間之比為：（ ） 1：1：1 B1：2：3 C3：2：1 D1：答案：C9（201

7、0·湖南雅禮中學(xué)高三第五次月考）如圖，在x>0、y>0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于oxy平面向里，大小為B?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m電量為q的帶電粒子，在x軸上到原點(diǎn)的距離為x0的P點(diǎn)，以平行于y軸的初速度射入此磁場， 在磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場。不計(jì)重力的影響。由這些條件可知能確定粒子通過y軸時的位置B能確定粒子速度的大小C能確定粒子在磁場中運(yùn)動所經(jīng)歷的時間D以上三個判斷都不對答案：BC10（2010·福建湖雷中學(xué)高三第四次月考）如圖8所示，在加有勻強(qiáng)磁場的區(qū)域中，一垂直于磁場方向射入的帶電粒子軌跡如圖8所示，由于帶電粒子與沿

8、途的氣體分子發(fā)生碰撞，帶電粒子的能量逐漸減小，從圖中可以看出（ ）、帶電粒子帶正電，是從B點(diǎn)射入的；B、帶電粒子帶負(fù)電，是從B點(diǎn)射入的；C、帶電粒子帶負(fù)電，是從點(diǎn)射入的；D、帶電粒子帶正電，是從點(diǎn)射入的。答案：B11（2010·山東省諸城市高三12月質(zhì)量檢測）電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的.電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)，如圖所示.磁場方向垂直于圓面.磁場區(qū)的中心為O，半徑為r.當(dāng)不加磁場時，電子束將通過O點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn).為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少？(電子荷質(zhì)比為e/

9、m,重力不計(jì))答案：電子加速時，有：eU=mv2 （2分）在磁場中，有：evB= （2分）由幾何關(guān)系，有：tn （2分）由以上各式解得：B= （2分）12（2010·天津大港一中高三第四次月考）長為L的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，磁感強(qiáng)度為B，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子（不計(jì)重力），從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，求速度的取值范圍？答案：解析：由左手定則判得粒子在磁場中間向上偏，而作勻速圓周運(yùn)動，很明顯，圓周運(yùn)動的半徑大于某值r1時粒子可以從極板右邊穿出，而半徑小于某值r2時粒子可從極板的左

10、邊穿出，現(xiàn)在問題歸結(jié)為求粒子能在右邊穿出時r的最小值r1以及粒子在左邊穿出時r的最大值r2，由幾何知識得：粒子擦著板從右邊穿出時，圓心在O點(diǎn)，有：r12L2+（r1-L/2）2得r1=5L/4，又由于r1=mv1/Bq得v1=5BqL/4m，v>5BqL/4m時粒子能從右邊穿出。粒子擦著上板從左邊穿出時，圓心在O點(diǎn)，有r2L/4，又由r2mv2/Bq=L/4得v2BqL/4mv2<BqL/4m時粒子能從左邊穿出。13（2010·福建省三明一中高三第二次月考）如圖所示，帶負(fù)電的粒子垂直磁場方向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，出磁場時速度偏離原方向60°角，已知帶電粒子質(zhì)量m

11、=3×10-20kg，電量q=10-13C，速度v0=105m/s，磁場區(qū)域的半徑R=0.3m，不計(jì)重力，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。答案：三、高考題廣東卷1發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線周圍存在磁場的科學(xué)家是 洛倫茲 B庫侖 C法拉第 D奧斯特答案.B13帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動時，會受到洛倫茲力的作用。下列表述正確的是 洛倫茲力對帶電粒子做功 B洛倫茲力不改變帶電粒子的動能 C洛倫茲力的大小與速度無關(guān) D洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向答案.B【解析】根據(jù)洛倫茲力的特點(diǎn), 洛倫茲力對帶電粒子不做功,錯.B對.根據(jù),可知大小與速度有關(guān). 洛倫茲力的效果就是改變物體的運(yùn)動方向,不改變速度的大小.安徽卷19

12、. 右圖是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片，顯示一個帶電粒子在云室中穿過某種金屬板運(yùn)動的徑跡。云室旋轉(zhuǎn)在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直照片向里。云室中橫放的金屬板對粒子的運(yùn)動起阻礙作用。分析此徑跡可知粒子. 帶正電，由下往上運(yùn)動B. 帶正電，由上往下運(yùn)動C. 帶負(fù)電，由上往下運(yùn)動D. 帶負(fù)電，由下往上運(yùn)動答案： 。解析：粒子穿過金屬板后，速度變小，由半徑公式可知，半徑變小，粒子運(yùn)動方向?yàn)橛上孪蛏?；又由于洛侖茲力的方向指向圓心，由左手定則，粒子帶正電。選。福建卷22.(20分)圖為可測定比荷的某裝置的簡化示意圖，在第一象限區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2.0×10-3T,在X

13、軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L=0.50m的P處為離子的入射口，在Y上安放接收器，現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率從P處射入磁場，若粒子在y軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L=0.50m的M處被觀測到，且運(yùn)動軌跡半徑恰好最小，設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電量為q,不記其重力。（1）求上述粒子的比荷；（2）如果在上述粒子運(yùn)動過程中的某個時刻，在第一象限內(nèi)再加一個勻強(qiáng)電場，就可以使其沿y軸正方向做勻速直線運(yùn)動，求該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向，并求出從粒子射入磁場開始計(jì)時經(jīng)過多長時間加這個勻強(qiáng)電場；（3）為了在M處觀測到按題設(shè)條件運(yùn)動的上述粒子，在第一象限內(nèi)的磁場可以局限在一個矩形區(qū)域內(nèi)，求此矩形磁場區(qū)域的最小面積，并在圖中畫出該矩形。答案（1）=4.9×C/kg（或5.0×C/kg）；（2） ； （3）【解析】本題考查帶電粒子在磁場中的運(yùn)動。第（2）問涉及到復(fù)合場（速度選擇器模型）第（3）問是帶電粒子在有界磁場（矩形區(qū)域）中的運(yùn)動。（1）設(shè)粒子在磁場中的運(yùn)動半徑為r。如圖甲，依題意M、P連線即為該粒子在磁場中作勻速圓周運(yùn)動的直徑，由幾何關(guān)系得 由洛倫茲力提供粒子在磁場中作勻速圓周運(yùn)動的向心力，可得 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得=4.9×C/kg（或5.0×C/kg） （2）設(shè)所加電場的場強(qiáng)大小為E。如圖乙，當(dāng)粒子子經(jīng)過Q點(diǎn)時，速度