人教版选修31 第三章 第5课时 运动电荷在磁场中受到的力 学案.doc

1. 洛伦兹力定义：磁场对运动电荷的作用。与安培力的关系：安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力的宏观表现。2. 洛伦兹力的大小和方向洛伦兹力的方向：用左手定则判断：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。洛伦兹力的大小公式：f=qvbsin。式中为v与b的夹角。特殊情况：当=90即vb时，f=qvb。当=0或180，即vb时，f=0。即v与b平行时，运动电荷不受洛伦兹力。洛伦兹力不做功洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于电荷运动的速度，根据做功的条件可以推断：洛伦兹力对运动电荷不做功。3. 电视显像管的工作原理电视显像管应用了电子束磁偏转的道理。显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光。在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断地变化。如图所示，直导线长为l，电流为i，导线中运动电荷数为n，截面积为s，电荷的电荷量为q，运动速度为v，请推导洛伦兹力的大小。学 在如图所示的各图中，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，并说明洛伦兹力的方向。计算洛伦兹力大小时，要注意v取与b垂直的分量，洛伦兹力的方向垂直于v与b所决定的平面。解析：（1）因vb，所以f=qvb，方向与v垂直斜向上；（2）v与b夹角为30，取v与b垂直分量，故f=qvbsin30= ，方向垂直直面向里；（3）由于v与b平行，所以不受洛伦兹力；（4）v与b垂直，故f=qvb，方向与v垂直斜向上。如图所示为“滤速器”装置的示意图。 a、b为水平放置的平行金属板，一束具有不同速率的电子沿水平方向由左向右进入a、b两板之间，为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压及匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线oo运动，由o射出。不计重力作用。能达到目的的办法是（ ）a使a板带正电，b板带负电；磁场方向垂直纸面向外b使a板带正电，b板带负电；磁场方向平行纸面向左c使a板带负电，b板带正电；磁场方向垂直纸面向外d使a板带负电，b板带正电；磁场方向垂直纸面向里一种测量血管中血流速度仪器的原理如图所示，在动脉血管左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表，设血管直径是2.0mm，磁场的磁感应强度为0.08t，电压表测出的电压为0.10mv，则血流速度的大小为 。（结果取两位有效数字，提示：血液是导电体，血流流动时，带电粒子在洛伦兹力作用下偏转）血液流动时，血液中的正负电荷在磁场中发生偏转，向上下两端偏转，在上下两端间产生电势差，最终电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡。根据该规律求出血流的速度大小。答案：0.63解析：当电场力和洛伦兹力相等时有：qe=qvb，又有 ，则有： 。如图所示，在磁感应强度为b的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒oo在竖直面内垂直于磁场方向放置，细棒与水平面夹角为。一质量为m、带电荷量为+q的圆环a套在oo棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为，且tactadc .tabtacvnb两小球到达轨道最低点时对轨道的压力fmfnc小球第一次到达m点的时间大于到达n点的时间d在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能参考答案与解析1a解析：安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断，a正确；正电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直，b错误；电荷在电场中一定受电场力作用，静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，c错误；洛伦兹始终与运动方向垂直，对运动电荷不做功，d错误。【名师点睛】通电导线在磁场中受到力为安培力，而运动电荷在磁场中受到力为洛伦兹力。它们均属于磁场力，本质上是一种力，方向都由左手定则来确定，由于洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功。2b3b4c解析：电流的周围存在磁场，根据右手螺旋定则判断出电流下方的磁场方向，电子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力，根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，从而确定阴极射线的偏转方向。根据右手螺旋定则，知电流下方的磁场方向垂直纸面向外，阴极射线（电子流）从负极流向正极，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向向上，所以阴极射线向上偏转，c正确。5cd解析：匀强磁场向右水平移动，相当于带点小球水平向左移动，因此小球会受到洛伦兹力作用，方向向下，ab错误，c正确；若匀强磁场沿垂直纸面的方向平移，则相当于小球沿垂直纸面的方向移动，因此小球的运动方向平行磁场的方向，故不受洛伦兹力的作用，d正确。6a解析：应用左手定则判断洛伦兹力的方向与磁感应强的方向，电荷的运动方向间的关系时四指指向正电荷的运动方向，负电荷运动的反方向。由左手定则可知粒子带正电向上运动，粒子带负电，向下运动所以a选项符合，a选项正确，bcd选项错误。【名师点睛】容易题，应用左手定则判断洛伦兹力的方向与磁感应强的方向电荷的运动方向间的关系时一定要明确四指指向正电荷的运动方向。7d解析：射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项b错误。粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项ac错误；粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项d正确。8a解析：条形磁铁的磁感线方向在a点为垂直p向外，粒子在条形磁铁的磁场中向右运动，