第三章 5 运动电荷在磁场中受到的力—人教版高中物理选修3-1讲义.doc
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1、 5运动电荷在磁场中受到的力一、洛伦兹力的方向1.洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的力.2.洛伦兹力的方向(1)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;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正电荷所受洛伦兹力的方向.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反.(2)特点:FB,Fv,即F垂直于B和v决定的平面.二、洛伦兹力的大小1.洛伦兹力与安培力的关系(1)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现.而洛伦兹力是安培力的微观本质.(2)洛伦兹力对电荷不做功,但安培力却可以对导体做功.2.洛伦兹力的大小:FqvBs
2、in ,为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角.(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时:FqvB;(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时:F0;(3)当电荷在磁场中静止时:F0.3.带电粒子在匀强磁场中做直线运动的两种情景(1)速度方向与磁场平行,不受洛伦兹力作用,可做匀速直线运动,也可在其他作用下做变速直线运动.(2)速度方向与磁场不平行,且除洛伦兹力外的各力均为恒力,若轨迹为直线则必做匀速直线运动.带电粒子所受洛伦兹力也为恒力.4.速度选择器的工作原理(1)装置及要求如图,两极间存在匀强电场和匀强磁场,二者方向互相垂直,带电粒子从左侧射入,不计粒子重力.(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择
3、器的条件是qEqvB,即v.(3)速度选择器的特点v的大小等于E与B的比值,即v.可知速度选择器只对选择的粒子速度有要求,而对粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求.当v时,粒子向F洛方向偏转,F电做负功,粒子的动能减小,电势能增大.当v时,粒子向F电方向偏转,F电做正功,粒子的动能增大,电势能减小.三、电视显像管的工作原理电视机显像管的构造和原理(1)电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成.(2)电视机显像管利用了电子束磁偏转的原理.(3)在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场,其方向、强弱都在不断变化,因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动,这在电视技术中叫做扫描.1下图中,电荷的速
4、度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间关系正确的是()2两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒子质量之比为14,电荷量之比为12,则两带电粒子受洛伦兹力之比为()A.21 B.11 C.12 D.143一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时,恰能沿直线运动,则欲使微粒向下偏转时应采用的方法是()A.增大电荷质量 B.增大电荷量 C.减小入射速度 D.增大磁感应强度4如图所示,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块(设a、b间无电荷转移),a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场.现用水平恒力F拉b物块,使a、b一起无相
5、对滑动地向左做加速运动,则在加速运动阶段()A.a对b的压力不变 B.a对b的压力变大C.a、b物块间的摩擦力变大 D.a、b物块间的摩擦力不变5(多选)如图所示为速度选择器装置,场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直.一带电量为q,质量为m的粒子(不计重力)以速度v水平向右射入,粒子恰好沿直线穿过,则下列说法正确的是()A.若带电粒子带电量为2q,粒子将向下偏转B.若带电粒子带电量为2q,粒子仍能沿直线穿过C.若带电粒子速度为2v,粒子不与极板相碰,则从右侧射出时电势能一定增加D.若带电粒子从右侧水平射入,粒子仍能沿直线穿过6带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场,恰做匀速直线运动
6、,如图所示,若油滴质量为m,磁感应强度为B,则下述说法正确的是()A.油滴必带正电荷,电荷量为 B.油滴必带正电荷,比荷C.油滴必带负电荷,电荷量为 D.油滴带什么电荷都可以,只要满足q7电视显像管原理的示意图如图所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的O点,安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转.设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是() 8两个完全相同的带等量的正电荷的小球a和b,从同一高度自由落下,分别穿过高度相同的水平方向的匀强电场和匀强磁场,如图所示,然后再落到地面上,设两球运动所用
7、的总时间分别为ta、tb,则()A.tatb B.tatb C.tatb D.条件不足,无法比较9截面为矩形的载流金属导线置于磁场中,导线中电流方向向右,如图所示,将出现下列哪种情况()A.在b表面聚集正电荷,而a表面聚集负电荷 B.在a表面聚集正电荷,而b表面聚集负电荷C.开始通电时,电子做定向移动并向b偏转 D.两个表面电势不同,a表面电势较高10如图,水平放置的平行板电容器两板间有垂直纸面向里的匀强磁场,开关S闭合时一带电粒子恰好水平向右匀速穿过两板,重力不计.对相同状态入射的粒子,下列说法正确的是()A.保持开关闭合,若滑片P向上滑动,粒子可能从下极板边缘射出B.保持开关闭合,若将磁场
8、方向反向,粒子仍可能沿直线射出C.保持开关闭合,若A极板向上移动后,调节滑片P的位置,粒子仍可能沿直线射出D.如果开关断开,调节滑片P的位置,粒子可能继续沿直线射出11目前世界上有一种新型发电机叫磁流体发电机,如图表示它的原理:将一束等离子体(包含正、负离子)喷射入磁场,在磁场中有两块金属板A、B,于是金属板上就会聚集电荷,产生电压.以下说法正确的是()A.B板带正电 B.A板带正电C.其他条件不变,只增大射入速度,UAB增大D.其他条件不变,只增大磁感应强度,UAB增大12如图所示,用丝线吊着一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中,空气阻力不计,当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两
9、次经过O点时()A.小球的动能相同 B.丝线所受的拉力相同C.小球所受的洛伦兹力相同 D.小球的向心加速度相同13如图所示,在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为q、质量为m的带电球体,管道半径略大于球体半径.整个管道处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,磁感应强度方向与管道垂直.现给带电球体一个水平速度v,则在整个运动过程中,带电球体克服摩擦力所做的功可能为()A.0 B.m()2 C.mv2 D.mv2()214一个质量为m0.1 g的小滑块,带有q5104 C的电荷量,放置在倾角30的光滑斜面上(绝缘),斜面固定且置于B0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示,小滑
10、块由静止开始沿斜面滑下,斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面(g取10 m/s2).求:(保留两位有效数字)(1)小滑块带何种电荷?(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大?(3)该斜面长度至少多长?15质量为m、带电荷量为q的小球,用一长为l的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,如图所示,用绝缘的方法使小球位于能使悬线呈水平的位置A,然后由静止释放,小球运动的平面与B的方向垂直,小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力FT1和FT2分别为多少?16如图所示,质量为m1 kg、电荷量为q5102 C的带正电的小滑块,从半径为R0.4 m的光滑绝缘圆弧轨道上由静止自
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