高考物理一轮总复习 专题9 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用课件.ppt

第2讲磁场对运动电荷的作用 考纲解读 1 会计算洛伦兹力的大小 并能判断其方向 2 掌握带电体在匀强磁场中的平衡或曲线运动问题 一 洛伦兹力1 定义 电荷在磁场中所受的力 2 大小 1 v b时 f 2 v b时 f 3 v与b夹角为 时 f 考点o讲堂梳理自查 运动 0 qvb qvbsin 3 方向 1 判定方法 应用左手定则 注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向 2 方向特点 f b f v 即f垂直于 决定的平面 注意b和v可以有任意夹角 由于f始终 v的方向 故洛伦兹力永不做功 b v 垂直于 二 电视显像管的工作原理1 构造 如图所示 实际上是一个阴极射线管和偏转线圈的组合 阴极射线管内有 和 电子枪 荧光屏 2 原理 显像管应用了电子束 的原理 没有磁场时电子束打在荧光屏的正中点 要使电子束按图示的方向偏转 偏转磁场应垂直纸面 填 向里 或 向外 3 扫描 在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场 垂直纸面 上的磁场可使电子束上 下偏转 沿纸面 的磁场使电子束左 右偏转 偏转磁场的强弱和方向都在不断变化 因此电子束打在荧光屏上的光点便从上向下 从左向右不断地移动 这种技术叫作 4 偏转线圈 使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的 叫作 磁偏转 向外 方向 水平方向 扫描 偏转线圈 1 对洛伦兹力大小和方向的考查 带电荷量为 q的粒子在匀强磁场中运动 下列说法中正确的是 a 只要速度大小相同 所受洛伦兹力就相同b 如果把 q改为 q 且速度反向 大小不变 则洛伦兹力的大小 方向均不变c 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直 磁场方向一定与电荷运动方向垂直d 粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能 速度均不变 答案 b 解析 因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关 而且与粒子速度的方向有关 如当粒子速度与磁场垂直时f qvb 当粒子速度与磁场平行时f 0 又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直 因而速度方向不同时 洛伦兹力的方向也不同 所以a项错 因为 q改为 q且速度反向 由左手定则可知洛伦兹力方向不变 再由f qvb知大小不变 所以b项正确 因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角 所以c项错 因为洛伦兹力总与速度方向垂直 因此洛伦兹力不做功 粒子动能不变 但洛伦兹力可改变粒子的运动方向 使粒子速度的方向不断改变 所以d项错 1 对洛伦兹力方向的理解 1 决定因素 电荷的电性 正 负 速度方向 磁感应强度的方向 2 洛伦兹力的方向总与v和b的方向垂直 不做功 考点1对洛伦兹力的理解 例1 多选 如图所示 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 则 a 小球带正电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 维持试管匀速运动的拉力f是一个恒力 答案 ab 解析 由右手定则可知 选项a正确 因为小球在向右的方向上做匀速运动 故小球沿管方向洛伦兹力的分力大小不变 因此沿管方向的分运动为初速度为零的匀加速运动 所以轨迹为抛物线 选项b正确 洛伦兹力方向始终垂直速度方向 故洛伦兹力不做功 选项c错误 由于沿管方向的分速度逐渐增大 洛伦兹力在垂直于管方向的分力也逐渐增大 因此f逐渐增大 选项d错误 练1如图所示 电子枪射出的电子束进入示波管 在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线 则示波管中的电子束将 a 向上偏转b 向下偏转c 向纸外偏转d 向纸里偏转 答案 a 解析 环形导线在示波管处产生的磁场方向垂直于纸面向外 由左手定则可判断 电子受到的洛伦兹力向上 故a正确 1 利用左手定则判断洛伦兹力的方向 注意区分正 负电荷 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 运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用 4 洛伦兹力一定不做功 1 带电粒子的速度v与磁感应强度b的方向相同或相反时 则带电粒子不受洛伦兹力作用 若其他力可以忽略或其他力的合力等于零 粒子将做匀速直线运动 2 带电粒子的速度v与磁感应强度b的方向垂直时 带电粒子受到的洛伦兹力大小为f qvb 方向与速度的方向垂直 若带电粒子做直线运动 则粒子一定受到了其他力的作用 且所有力的合力为零 粒子做匀速直线运动 考点2带电体在磁场中的运动 例2 多选 如图所示 abc为竖直平面内的光滑绝缘轨道 其中ab为倾斜直轨道 bc为与ab相切的圆形轨道 并且圆形轨道处在匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 质量相同的甲 乙 丙三个小球中 甲球带正电 乙球带负电 丙球不带电 现将三个小球在轨道ab上分别从不同高度处由静止释放 都恰好通过圆形轨道的最高点 则 a 经过最高点时 三个小球的速度相等b 经过最高点时 甲球的速度最小c 甲球的释放位置比乙球的高d 运动过程中三个小球的机械能均保持不变 答案 cd 练2如图所示 在竖直绝缘的平台上 一个带正电的小球以水平速度v0抛出 落到在地面上的a点 若加一垂直纸面向里的匀强磁场 则小球的落点 a 仍在a点b 在a点左侧c 在a点右侧d 无法确定 答案 c 练3 多选 如图所示 在空间有水平方向的匀强磁场 磁感应强度大小为b 方向垂直纸面向里 在磁场中有一长为l 内壁光滑且绝缘的细筒mn 细筒的底部有一质量为m 带电量为 q的电荷 重力不计 现使细筒沿垂直磁场方向在水平作用力f的作用下由静止向右做匀加速直线运动 设小球带电量不变 细筒的质量不计 则下列说法中正确的是 a 电荷将一直在水平方向上做直线运动b 在整个运动过程中洛伦兹力始终都没有做功c 在整个运动的某一过程中洛伦兹力始终对小球做功d 小球在某一时刻对管底的压力可能为零 答案 bd 如图 设小球a的合速度v与分速度v1的夹角为 则洛伦兹力f与其分力f1的夹角也为 则v1 vcos v2 vsin f1 fcos f2 fsin 分别代入 两式可得p1 fvcos sin p2 fvcos sin 可见 洛伦兹力f的两个分力f1与f2对小球a做功的总的瞬时功率为p1 p2 0 因此 在小球a从m运动至n的过程中 洛伦兹力做的总功也为零 即w1 w2 0 综上所述选项b d正确 模拟精选 组合专练 2 2017届襄阳模拟 汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子 如图所示 把电子射线管 阴极射线管 放在蹄形磁铁的两极之间 可以观察到电子束偏转的方向是 a 向上b 向下c 向左d 向右 答案 b 热点题组二带电体在磁场中的运动3 2017届海淀期末 在我们生活的地球周围 每时每刻都会有大量的由带电粒子组成的宇宙射线向地球射来 地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数带电粒子的运动方向 使它们不能到达地面 这对地球上的生命有十分重要的意义 若有一束宇宙射线在赤道上方沿垂直于地磁场方向射向地球 如图所示 在地磁场的作用下 射线方向发生改变的情况是 a 若这束射线由带正电荷的粒子组成 它将向南偏移b 若这束射线由带正电荷的粒子组成 它将向北偏移c 若这束射线由带负电荷的粒子组成 它将向东偏移d 若这束射线由带负电荷的粒子组成 它将向西偏移 答案 d 4 2017届南阳质检 如图所