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2019年高考物理一轮复习第九章磁场第2讲磁吃运动电荷的作用练习

2019年高考物理一轮复习第九章磁场第2讲磁吃运动电荷的作用练习
2019年高考物理一轮复习第九章磁场第2讲磁吃运动电荷的作用练习

第2讲 磁场对运动电荷的作用

板块三限时规范特训 时间:45分钟 满分:100分

一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。其中1~5为单选,6~10为多选)

1. [2017·甘肃省一模]如图所示,两相邻且范围足够大的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度方向平行,大小分别为B 和2B 。一带正电粒子(不计重力)以速度v 从磁场分界线MN 上某处射入磁场区域Ⅰ,其速度方向与磁场方向垂直且与分界线MN 成60°角,经过t 1时间后粒子进入到磁场区域Ⅱ,又经过t 2时间后回到区域Ⅰ,设粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中的角速度分别为ω1、ω2,则(

)

A.ω1∶ω2=1∶1 B .ω1∶ω2=2∶1 C.t 1∶t 2=1∶1 D .t 1∶t 2=2∶1 答案 C

解析 由qvB =m v 2R 和v =ωR 得ω=Bq

m

,故ω1∶ω2=1∶2;粒子在Ⅰ中的轨迹对应的圆心角均为120°,在

Ⅱ中的轨迹对应的圆心角为240°由T =2πm qB T 2=πm qB 和t =θ

360°

·T 知t 1∶t 2=1∶1。

2. [2017·四川四市二诊]如图所示,半径为r 的圆形空间内,存在垂直于纸面向外的匀强磁场,一个质量为

m ,电荷量为q 的带电粒子(不计重力),从静止经电场加速后从圆形空间边缘上的A 点沿半径方向垂直于磁场

方向射入磁场,在C 点射出,已知∠AOC =120°,粒子在磁场中运动时间为t 0,则加速电场的电压是(

)

A.π2r 2

m 6qt 20 B.π2r 2

m 24qt 20 C.2π2r 2

m 3qt 20 D.π2r 2

m

18qt 20 答案 A

解析 根据几何知识可知,粒子轨迹对应的圆心角为α=60°=π

3,轨迹半径为R =r tan60°=3r ,由t 0

=π

32π·2πR v 及qU =12mv 2得U =π2r 2

m 6qt 20

3.如图甲所示有界匀强磁场Ⅰ的宽度与图乙所示圆形匀强磁场Ⅱ的半径相等,一不计重力的粒子从左边界的M 点以一定初速度水平向右垂直射入磁场Ⅰ,从右边界射出时速度方向偏转了θ角;该粒子以同样的初速度沿半径方向垂直射入磁场Ⅱ,射出磁场时速度方向偏转了2θ角。已知磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小分别为B 1、

B 2,则B 1与B 2的比值为( )

A .2cos θ

B .sin θ

C .cos θ

D .tan θ 答案 C

解析 设有界磁场Ⅰ宽度为d ,则粒子在磁场Ⅰ和磁场Ⅱ中的运动轨迹分别如图所示,由洛伦兹力提供向心力

知Bqv =m v 2r ,得B =mv rq ,由几何关系知d =r 1sin θ,d =r 2tan θ,联立得B 1

B 2

=cos θ,C 正确。

4. [2016·安徽芜湖模拟]如图所示,在x 轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B 。在xOy 平面内,从原点O 处沿与x 轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v 发射一个带正电的粒子(重力不计)。则下列说法正确的是( )

A.若v 一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短

B.若v 一定,θ越大,则粒子在离开磁场的位置距O 点越远

C.若θ一定,v 越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大

D.若θ一定,v 越大,则粒子在磁场中运动的时间越短

答案 A

解析 由左手定则可知,带正电的粒子向左偏转。轨迹对应的圆心角α=2π-2θ,粒子在磁场中运动时间t =α

T =π-θ

m

qB

。若v 一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短,A 项正确;若v 一定,θ等

于90°时,粒子在离开磁场的位置距O 点最远,B 项错误;若θ一定,粒子在磁场中运动的周期与v 无关,粒子在磁场中运动的角速度与v 无关,粒子在磁场中运动的时间与v 无关,C 、D 两项错误。

5.如图甲所示为足够大空间内存在水平方向的匀强磁场,在磁场中A 、B 两物块叠在一起置于光滑水平面上,物块A 带正电,物块B 不带电且表面绝缘,A 、B 接触面粗糙,自t =0时刻起用水平恒力F 作用在物块B 上,两物块由静止开始做匀加速直线运动。乙图图象的横轴表示时间,则纵轴y 可以表示( )

A.A 所受摩擦力的大小B .B 对地面压力的大小 C.A 所受合力的大小D .B 所受摩擦力的大小 答案 B

解析 由于A 、B 由静止开始做匀加速直线运动,所以合外力恒定,且B 所受摩擦力大小等于B 对A 的摩擦力,以A 为研究对象,由牛顿第二定律得f =m A a ,不随时间改变,故A 、C 、D 选项错误。A 带正电,所受洛伦兹力向下,A 受支持力F N A =m A g +Bqv =m A g +Bqat ,符合图象。B 受地面支持力F N B =(m A +m B )g +Bqv =(m A +m B )g +Bqat ,也符合图象,故B 选项正确。

6. [2017·广西南宁一模]如图所示,MN 是纸面内的一条直线,其所在空间充满与纸面平行的匀强电场或与纸面垂直的匀强磁场(区域都足够大),现有一重力不计的带电粒子从MN 上的O 点以平行于纸面的初速度v 0射入,下列有关判断正确的是( )

A.如果粒子回到MN 上时速度增大,则空间存在的一定是电场

B.如果粒子回到MN 上时速度大小不变,则该空间存在的一定是电场

C.若只改变粒子的速度大小,发现粒子再回到MN 上时与其所成夹角不变,则该空间存在的一定是磁场

D.若只改变粒子的速度大小,发现粒子再回到MN 所用的时间不变,则该空间存在的一定是磁场 答案 AD

解析 洛伦兹力对带电粒子不做功,不能使粒子速度增大,静电力可对带电粒子做功,动能增大,故A 正确;若存在匀强磁场,则粒子返回MN 时速率不变,故B 错误;若MN 为一等势面,则粒子回到MN 时,速度大小不变,且沿MN 方向的速度不变,则速度与MN 夹角不变,故C 错误;由T =2πm Bq

知,粒子在磁场中运动的时间与

速率无关,故D 正确。

7. [2017·甘肃省模拟]如图所示,在一等腰三角形ACD 区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B 。一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力)从AC 边的中点O 垂直于AC 边射入该匀强磁场区域,若该三角形的两直角边长均为2l ,则下列关于粒子运动的说法中正确的是( )

A.若该粒子的入射速度为v =

qBl

m

,则粒子一定从CD 边射出磁场,且距点C 的距离为l B.若要使粒子从CD 边射出,则该粒子从O 点入射的最大速度应为v =2qBl

m

C.若要使粒子从AC 边射出,则该粒子从O 点入射的最大速度应为v =qBl 2m

D.该粒子以不同的速度入射时,在磁场中运动的最长时间为m πqB

答案 ACD

解析 若该粒子的入射速度为v =qBl m ,由Bqv =m v 2

r 解得r =l ,根据几何关系可知,粒子一定从CD 边距C 点为

l 的位置离开磁场,故A 正确;v =Bqr

m

,速度越大,半径越大,根据几何关系可知,若要使粒子从CD 边射出,

则粒子速度最大时,轨迹与AD 边相切,则由几何关系可知,最大半径一定大于2l ,故B 错误;若要使粒子从AC 边射出,则该粒子从O 点入射的最大半径为l 2,因此最大速度应为v =qBl

2m ,故C 正确;粒子在磁场中做

匀速圆周运动的周期为2πm Bq ,根据几何关系可知,粒子在磁场中运动的最大圆心角为180°,故最长时间为m π

qB

故D 正确。

8. 如图所示,宽d =4 cm 的有界匀强磁场,纵向范围足够大,磁场方向垂直纸面向里。现有一群正粒子从O 点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场,若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r =10 cm ,则( )

A.右边界:-8 cm

B.右边界:0

C.左边界:y >8 cm 有粒子射出

D.左边界:0

解析 根据左手定则,正粒子在匀强磁场中将沿逆时针方向转动,由轨道半径r =10 cm 画出粒子的两种临界运动轨迹,如图所示,则OO 1=O 1A =OO 2=O 2C =O 2E =10 cm ,由几何知识求得AB =BC =8 cm ,OE =16 cm ,因此答案为A 、D 。

9. 如图所示,MN 是磁感应强度为B 的匀强磁场的边界。一质量为m 、电荷量为q 的粒子在纸面内从O 点射入磁场。若粒子速度为v 0,最远可落在边界上的A 点。下列说法中正确的有( )

A.若粒子落在A 点的左侧,其速度一定小于v 0

B.若粒子落在A 点的右侧,其速度一定大于v 0

C.若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内,其速度不可能小于v 0-qBd 2m

D.若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内,其速度不可能大于v 0+qBd 2m

答案 BC

解析 因粒子由O 点以速度v 0入射时,最远落在A 点,又粒子在O 点垂直射入磁场时,在边界上的落点最远,即

x OA 2=mv 0

Bq

,所以粒子若落在A 的右侧,速度应大于v 0,B 正确;当粒子落在A 的左侧时,由于不一定是垂直入射,所以速度可能等于、大于或小于v 0,A 错误;当粒子射到A 点左侧相距d 的点时,最小速度为v min ,则x OA -d

2

mv min Bq ,又因x OA 2=mv 0Bq ,所以v min =v 0-Bqd

2m

,所以粒子落在A 点左右两侧d 的范围内,其速度不可能小于v min =

v 0-Bqd 2m ,C 正确;当粒子射到A 点右侧相距d 的点时,最小速度为v 1,则x OA +d 2=mv 1Bq ,又因x OA 2=mv 0

Bq ,即v 1=

v 0+Bqd

2m

,D 错误。

10. [2016·河北、河南、山西质监]如图所示,在xOy 平面内的y 轴和虚线之间除圆形区域外的空间存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B 。虚线经过Q 点(3L,0)且与y 轴平行。圆形区域的圆心P 的坐标为(2L,0),半径为L 。一个质量为m ,电荷量为q 的带正电的粒子从y 轴上某点垂直y 轴进入磁场,不计粒子的重力,则( )

A.如果粒子没有经过圆形区域到达了Q 点,则粒子的入射速度为v =3qBL m

B.如果粒子没有经过圆形区域到达了Q 点,则粒子的入射速度为v =3qBL 2m

C.粒子第一次从P 点经过了x 轴,则粒子的最小入射速度为v min =

3qBL

m

D.粒子第一次从P 点经过了x 轴,则粒子的最小入射速度为v min =2qBL

m

答案 AC

解析 若粒子没经过圆形区域到达了Q 点,则轨迹如图甲,和圆形区域相切于Q 点,则r =3L ,根据牛顿第二

定律Bqv =mv 2r 得v =3BqL m

,A 选项正确,B 选项错误。粒子第一次从P 点经过了x 轴,如图乙所示。

设在磁场中转过的圆心角为θ,由几何关系得

r sin θ+L cos θ=2L ,得r =2-cos θ

sin θL =2-2cos

2

θ2+12sin θ2cos θ2L =32? ????cos 2θ2+sin 2θ2-cos 2θ2sin θ2cos

θ

2

L

=12cos 2θ2+32sin 2θ

2sin θ2cos θ2L =? ?????121tan θ2+32tan θ2L ≥3L 。据Bqv =mv 2r 得v min =3BqL m

,选项C 正确,选项D 错误。

二、非选择题(本题共2小题,共40分)

11. [2017·河北衡水一模](20分)如图所示,在等边三角形ABC 内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B 0。在等边三角形ABC 外存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为2B 0。等边三角形

ABC 边长为a ,在顶点A 处放置一“”形的挡板P ,挡板夹角为60°,挡板两边正好分别与AB 、AC 重合,挡板

左右两侧板长均为a

4。在顶点B 处沿∠ABC 的角平分线方向,有大量不同速率的带电粒子射出,这些粒子的电

荷量均为+q ,质量均为m ,其速率满足

aqB 02m

m

,已知带电粒子打在挡板上后立即被吸收,所有能够到达AC 边的粒子中,打在D 点的粒子速率最小,若不计粒子间的相互作用力,求AD 之间的距离。

答案 2

3

a

解析 发射粒子速率满足

aqB 02m

m

洛伦兹力提供向心力F 洛=qvB 0

F 洛=m v 2

r

得r =

mv qB 0

可知在三角形ABC 内部,带电粒子的轨道半径满足a

2

带电粒子在三角形ABC 外部半径r 2=r 1

2

由几何关系可知,能够打在AC 边上的速率最小值 所对应半径(在三角形外部)为a

3

此时可证明该速率所对圆心O 恰好在AC 边上,且

AO =a 3

如图所示,由几何关系可知AD =2

3

a

12. [2016·海南高考](20分)如图,A 、C 两点分别位于x 轴和y 轴上,∠OCA =30°,OA 的长度为L 。在△OCA 区域内有垂直于xOy 平面向里的匀强磁场,质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子,以平行于y 轴的方向从OA 边射入磁场。已知粒子从某点入射时,恰好垂直于OC 边射出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t 0。不计重力。

(1)求磁场的磁感应强度的大小;

(2)若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场,恰好从OC 边上的同一点射出磁场,求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和;

(3)若粒子从某点射入磁场后,其运动轨迹与AC 边相切,且在磁场内运动的时间为5

3t 0,求粒子此次入射速度

的大小。

答案 (1)πm 2qt 0 (2)2t 0 (3)3πL

7t 0

解析 (1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,在时间t 0内其速度方向改变了90°,故其周期

T =4t 0①

设磁感应强度大小为B ,粒子速度大小为v ,圆周运动的半径为r 。由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得

qvB =m v 2

r

匀速圆周运动的速度满足 v =

2πr

T

联立①②③式得

B =

πm

2qt 0

(2)设粒子从OA 边两个不同位置射入磁场,能从OC 边上的同一点P 射出磁场,粒子在磁场中运动的轨迹如图甲所示。设两轨迹所对应的圆心角分别为θ1和θ2。由几何关系知

θ1=180°-θ2⑤

粒子两次在磁场中运动的时间分别为t 1与t 2,则

t 1+t 2=T

2

=2t 0⑥

(3)如图乙,由题给条件可知,该粒子在磁场区域中的轨迹圆弧对应的圆心角为150°。设O ′为圆弧的圆心,圆弧的半径为r 0,圆弧与AC 相切于B 点,从D 点射出磁场,由几何关系和题给条件可知,此时有

∠OO ′D =∠BO ′A =30°⑦

r 0cos ∠OO ′D +

r 0

cos ∠BO ′A

=L ⑧

设粒子此次入射速度的大小为v 0,由圆周运动规律得

v 0=

2πr 0

T

联立①⑦⑧⑨式得v 0=3πL

7t 0

磁场对运动电荷的作用力

§3.5 磁场对运动电荷的作用力 ★本课奋斗目标:洛伦兹力的计算和方向的判断 活动一:参考课本P95页,完成下列小题 1、如图所示,玻璃管已抽成真空。当左右两个电极按图示的极性连接到高压电源时,阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极,画出图1中电子束的运动轨迹? 2、如果在图1的基础上加上一个垂直于纸面向里的匀强磁场,图2所示,(电子束向右运动,形成的电流向,如果是一根导线内的电流,导线受安培力的方向向,所以电子受力方向向,于是电子运动轨迹向偏转。)你能画出这时电子束的运动轨迹吗? 3、运动电荷在磁场中受到的作用力,叫做。 4、洛伦兹力的方向的判断──左手定则: 让磁感线手心,四指指向的方向,或负电荷运动的,拇指所指电荷所受的方向。 5、洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式。 6、洛伦兹力与电荷运动方向,所以洛伦兹力对运动电荷,不会电荷运动的速率。 反馈1:试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向. 2:来自宇宙的电子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些电子在进入地球周围的空间时,将()A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地面向东偏转 C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转 3. 有一匀强磁场,磁感应强度大小为1.2T,方向由南指向北,如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场,磁场作用在质子上的力为9.6×10-14N,则质子射入时速为 ,质子在磁场中向方向偏转。

活动二:阅读课本P97页,分析电视显像管工作原理 1、如右图所示,没有磁场时,电子束打在荧光屏上 点; 2、如果要是电子束打在A 点,偏转磁场应该沿什 么方向? 3、如果要是电子束打在B 点,偏转磁场应该沿什 么方向? 4、如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B 逐渐向A 点移动,偏转磁场应该怎样变化? 5、显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成 。 6、实际上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就像课本图 3.5-5那样不断移动,这在电视技术中叫做 。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫 ,电视机中每秒要进行50场扫描,所以我们感觉整个荧光屏都在发光。 【同步检测】 1. 一个电子穿过某一空间而未发生偏转,则 ( ) A .此空间一定不存在磁场 B .此空间可能有方向与电子速度平行的磁场 C .此空间可能有磁场 ,方向与电子速度垂直 D .以上说法都不对 2. 如图所示,带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是 ( ) 3. 电子以速度v 0垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中,则 ( ) A .磁场对电子的作用力始终不做功 B .磁场对电子的作用力始终不变 C .电子的动能始终不变 D .电子的加速度始终不变 4.如图所示,空间有磁感应强度为B ,方向竖直向上的匀强磁场, 一束电子流以初速v 从水平方向射入,为了使电子流经过磁场时不偏 转(不计重力),则在磁场区域内必须同时存在一个匀强电场,这个 电场的场强大小与方向应是 ( ) A .B/v ,方向竖直向上 B .B/v ,方向水平向左 C .Bv ,垂直纸面向里 D .Bv ,垂直纸面向外 第2题 第4题

第2节 磁场中的运动电荷

第2节磁场中的运动电荷 1.通过实验,认识运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力. 2.知道影响洛伦兹力大小和方向的因素.当电荷的运动方向与磁场方向垂直时,会运用左手定则判断洛伦兹力的方向,会计算特殊情况下洛伦兹力的大小.(重点+难点) 3.知道电子是由汤姆孙发现的.认识洛伦兹力在发现电子中的作用. 4.了解极光产生的机理,体会自然界的奥妙. 一、洛伦兹力 1.定义:磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力. 2.方向:洛伦兹力的方向用左手定则来判断:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,且处于同一平面内.让磁感线垂直穿入手心,四指指向正电荷运动的方向(若是负电荷,则四指指向负电荷运动的反方向),拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向. 3.大小 (1)当电荷的运动方向与磁场方向垂直时,电荷受到的洛伦兹力的大小:F=qvB. (2)当电荷的运动方向与磁场方向平行时,电荷不受洛伦兹力作用F=0. 所有电荷在磁场中都受力吗? 提示:不一定,只有运动电荷且速度与磁场方向不平行时,才受力的作用. 二、电子的发现 电子的发现与X射线和物质放射性的发现一起被称为19世纪、20世纪之交的三大发现.电子的发现为近代物理的发展奠定了重要的实验基础,同时它也突破了原子不可再分的传统思想,促使人们去探寻原子内部的奥秘. 三、极光的解释 太阳或其他星体时刻都有大量的高能粒子放出,称为宇宙射线.地球是个巨大的磁体,当宇宙射线掠过地球附近时,带电粒子受到地磁场的作用朝地球的磁极方向运动.这些粒子在运动过程中撞击大气,激发气体原子产生光辐射,这就是极光. 宇宙射线是有害的,地磁场改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向,对地球上的生命起到了保护作用. 对洛伦兹力的理解和方向判断 1.决定洛伦兹力方向的因素有三个:电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向.当电荷一定(电性一定)时,其他两个因素中,如果只让一个因素相反,则洛伦兹力方向必定相反;如果同时让两个因素相反,则洛伦兹力方向不变. 2.当电荷运动方向与磁场方向垂直时,由左手定则可知,洛伦兹力F的方向既与磁场B的方向垂直,又与电荷的运动方向垂直,即力F垂直于v与B所决定的平面. 所以,已知电荷电性及v、B的方向,则F的方向唯一确定,但已知电性及B(或v)、F的方向,v(或B)的方向不能唯一确定. 命题视角1对洛伦兹力的理解 关于洛伦兹力的下列说法中正确的是() A.洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向但不一定垂直电荷运动的方向

高三物理电磁场测试题

高三物理电磁场测试题 一、本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分. 1.如图1所示,两根相互平行放置的长直导线a 和b 通有大小相等、方向相反的电流,a 受到磁场力的大小为F 1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a 受到的磁场力大小变为F 2.则此时b 受到的磁场力大小为( ) A .F 2 B .F 1-F 2 C .F 1+F 2 D .2F 1-F 2 2.如图2所示,某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,已知一离子在电场力和磁场力作用下, 从静止开始沿曲线acb 运动,到达b 点时速度为 零,c 为运动的最低点.则 ( ) A .离子必带负电 B .a 、b 两点位于同一高度 C .离子在c 点速度最大 D .离子到达b 点后将沿原曲线返回 3.如图3所示,带负电的橡胶环绕轴OO ′以角速 a I I 图 图3 图2

度ω匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是() A.N极竖直向下 B.N极竖直向上 C.N极沿轴线向左 D.N极沿轴线向右 4.每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球 射来,幸好地球磁场可以有效地改变这些 宇宙射线中大多数射线粒子的运动方向, 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。假设有一个带正电的 宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来(如图4,地球由西向东转,虚线表示地球自转轴,上方为地理北极),在地球磁场的作用下,它将向什么方向偏转?()A.向东B.向南C.向西D.向北 5.如图5所示,甲是一个带正电的小物块,乙是一个不带电的绝缘物块,甲、乙叠放在一起静置于粗糙的水平 地板上,地板上方空间有水平方向的匀强磁 场。现用水平恒力拉乙物块,使甲、乙无相 对滑动地一起水平向左加速运动, 在加速运动阶段()图5 图4

磁场对运动电荷的作用力

第四节磁场对运动电荷的作用力 学习目标:1.知道磁场对电流作用实质是磁场对运动电荷作用的宏观表现。 2.能根据安培力的表达式F=BIL推导洛仑兹力的表达式f=qvB,培养学生的推理能 力和知识迁移能力。并能够应用公式进行简单计算。 3.理解洛仑兹力的方向由左手定则判定,并会用左手定则熟练地判定。 重、难点:洛仑兹力产生、大小、方向、特点。 【导学过程】 ◇课前预习◇ 一、相关知识点的回顾 1.磁场对电流的作用力叫安培力,安培力的大小与哪些因素有关?写出安培力的表达式。2.安培力的方向怎样判断?左手定则的内容?安培力的方向与电流、磁场的方向有什么关系? 3.在第二章我们曾经学过电流,电流的大小是怎样定义的?电流的流向与电荷的运动方向有怎样的关系 二、预习能掌握的内容 1.阴极射线是一束高速运动的(“质子”、“电子”)流。课文中实验发现阴极射线在磁场中发生偏转说明。我们把这个力叫。 2.通电导线受到的安培力,实际上是洛仑兹力的。 3.与安培力方向判断类似,洛仑兹力的方向判断也用。 4.在宏观图中画出安培力的方向,在微观图中画出洛仑兹力的方向。(思考:如果是电子定向移动,在微观图上怎样画电荷的速度、洛仑兹力方向)。体会左手定则判断洛仑兹力方法。 宏观微观 ◇课堂互动◇ 一、洛仑兹力的定义 【探究活动】观察实验演示阴极射线在磁场中的偏转现象。 ⅰ)不加磁场 ⅱ)射线与磁场垂直 总结:⑴叫洛仑兹力。 ⑵安培力是大量电荷所受的宏观体现。

二、洛仑兹力的大小 【探究讨论】如何定量描述洛仑兹力的大小?可以建立如下的电流物理模型,推导出洛伦兹力的计算式: 设有一段长度为L 的通电导线,横截面积为S ,导线每单位体积中含有的自由电荷数为n , 每个自由电荷的电量为q ,定向移动的平均速率为v ,将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度B 的匀强磁场中 1.这段导线中电流I 的微观表达式是多少? I= 2.这段导体所受的安培力为多大? F= 3.这段导体中含有多少自由电荷数? N= 4.每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大? f= 问: ①f=qvB 的适用条件如何? ②当电荷速度V 的方向与磁感应强度B 的方向平行时,洛伦兹力f 又怎样? ③运动电荷在磁场中一定受洛仑兹力的作用吗?为什么?(实验观察阴极射线 v ∥B 现象) 总结:①当电荷运动方向与磁场方向平行时, 。 ②当电荷运动方向与磁场方向垂直时, 。 【例1】电子的速率v =3×106 m/s ,垂直射入B =0.10 T 的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多 大? 【例2】下列说法正确的是:( ) A 、运动电荷在磁感应强度不为零的地方,一定受到洛仑兹力的作用 B 、运动电荷在某处不受洛仑兹力,则该处的磁感应强度一定为零 宏观 微观 v +q

磁场对运动电荷的作用

磁场对运动电荷的作用 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

磁场对运动电荷的作用 对点训练:对洛伦兹力的理解 1.(多选)(2017·广东六校联考)有关电荷所受电场力和磁场力的说法中,正确的是() A.电荷在磁场中一定受磁场力的作用 B.电荷在电场中一定受电场力的作用 C.电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致 D.电荷若受磁场力,则受力方向与该处的磁场方向垂直 解析:选BD带电粒子受洛伦兹力的条件:运动电荷且速度方向与磁场方向不平行,故电荷在磁场中不一定受磁场力作用,A项错误;电场具有对放入其中的电荷有力的作用的性质,B项正确;正电荷受力方向与电场方向一致,而负电荷受力方向与电场方向相反,C项错误;磁场对运动电荷的作用力垂直磁场方向且垂直速度方向,D项正确。 2.(多选)(2017·南昌调研)空间有一磁感应强度为B的水平匀强磁场,质量为m、电荷量为q的质点以垂直于磁场方向的速度v0水平进入该磁场,在飞出磁场时高度下降了h,重力加速度为g,则下列说法正确的是() A.带电质点进入磁场时所受洛伦兹力可能向上 B.带电质点进入磁场时所受洛伦兹力一定向下 C.带电质点飞出磁场时速度的大小为v0 D.带电质点飞出磁场时速度的大小为v02+2gh 解析:选AD因为磁场为水平方向,带电质点水平且垂直于磁场方向飞入该磁场,若磁感应强度方向为垂直纸面向里,利用左手定则,可以知

道若质点带正电,从左向右飞入瞬间洛伦兹力方向向上,若质点带负电,飞入瞬间洛伦兹力方向向下,A 对,B 错;利用动能定理mgh =12m v 2-12 m v 02,得v =v 02+2gh ,C 错,D 对。 对点训练:带电粒子在匀强磁场中的运动 3.如图所示,匀强磁场中有一电荷量为q 的正离子,由 a 点沿半圆轨道运动,当它运动到 b 点时,突然吸收了附近 若干电子,接着沿另一半圆轨道运动到c 点,已知a 、b 、c 在同一直线上,且ac =12 ab ,电子的电荷量为e ,电子质量可忽略不计,则该离子吸收的电子个数为( ) 解析:选D 正离子由a 到b 的过程,轨迹半径r 1= ab 2,此过程有q v B =m v 2 r 1 ,正离子在b 点附近吸收n 个电子,因电子质量不计,所以正离子的速度不变,电荷量变为q -ne ,正离子从b 到c 的过程中,轨迹半径r 2 =bc 2=34ab ,且(q -ne )v B =m v 2r 2,解得n =q 3e ,D 正确。 4.(2017·深圳二调)一个重力不计的带电粒子垂直进入匀强磁场,在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动。则下列能表示运动周期T 与半径R 之间的关系图像的是( ) 解析:选D 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时,q v B =m v 2 R R =m v qB ,由圆周运动规律,T =2πR v =2πm qB ,可见粒子运动周期与半径无关,

运动电荷在磁场中的偏转

运动电荷在磁场中的偏转 针对运动电荷在磁场中的偏转这类问题的分析、解答,是高考命题中的一个热点,也是教学中的重点、难点。因为在这类问题中对物理过程的分析能力,电荷在磁场中:运动轨迹的想象能力均有较高的要求,因此在历届高考中考生的得分率都很低。为了更好地把握这类问题的教学,提高学生的解题能力,本文试就这类问题的题型特点及解答技巧作一些探讨。 高考要求:针对运动电荷在匀强磁场中偏转问题的复杂性,高考中只限于,带电微粒在匀强磁场中(只受 洛仑兹力)做匀速圆周运动,这种特殊情况的分析。 知识要求: (1)在匀强磁场中做匀速圆周运动所需向。心力由洛仑兹力充当:Bqv f =向 (2)粒子在磁场中运动时间的由来确定,式中的为粒子的速度偏转 角度,通常借助数学几 ωθ=t θ何中有关“四点共圆’’的知识来确定,为粒子旋转的角速 度,由来确定。ωm Bq =ω (3)圆心位置的确定:一般借助两确切位置速度垂线的交点;或一位置速度 的垂线和一条弦的中垂 线的交点,等办法来确定。 (4)轴道半径的确定:一般借助于几何知识或运用来确定。 Bq mv R = 这类问题的多样性和复杂性主要来源于轨道半径和圆心位置的确定上,因此,这两个方面即是重点,又是难点。下面我就这类问题中有关由已知条件的变化,而引起的题型变化情况来探讨这类问题的解题规律。 一、单一圆心位置型 这类题目的特点是:不仅V 、B 的大小确定,而且粒子进、出磁场时速度的方向也唯一确定。于是就可以利用粒子进、出磁场时作其速度的垂线来确定圆心的位置,这样它就具有确定的圆心位置和轨道半径,属于基础题型。 【例题1】如图:一束电子(电量为e)以速度垂直射入磁感应强度为B ,宽度为d 的匀 v 强磁场中,穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是300,则电子的质量和穿透磁 场的时间是多少. 【解析】电子在磁场中运动,只受洛仑兹力作用,故其轨迹是圆周的一部分,结合题目 的条件,在电子进入磁场的A 点和出磁场的B 点分别作其速度的垂线,其交点0即为圆心 分别作其速度的延长线得交点C ,由几何知识可知;AOBC 这四点共圆,于是有AB 弧对应的 圆心角,0B 为半径R , 又由几何知识可得;030=∠AOB d d R 230sin 0==由; 有; R mv Bev 2=v Bed m 2=由; , 有; v R t θωθ==v d t 3π=【例题2】如图,三个同样的带电粒子,分别以速度、 2v 和3v 沿水平方向从 1v 同一点射入同一匀强磁场中,且离开磁场时与水平边界线的夹角依次为, o 0190=θ,,(忽略粒子重力)试计算: 粒子在磁场中运动时间之比, 0260=θ0330=θ【解析】这道题目与例题(1)属于同一类型,粒子进、出磁场时速度的方向都唯一确 定。我们可以采用同样的方法,分别得出它们做圆周运动的圆心01、02、03的位置和对+应的偏转角900、600、300,由特征方程:,有;,由此可知,其运动的角速度相同.由, R m Bqv 2ω=m Bq =ωωθ=t

全国高中物理磁场大题(超全)

高中物理磁场大题 一.解答题(共30小题) 1.如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里.位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连续发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响).已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场.上述m、q、l、t0、B为已知量.(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况) (1)求电压U0的大小. (2)求t0时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径. (3)何时射入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间.2.如图所示,在xOy平面内,0<x<2L的区域内有一方向竖直向上的匀强电场,2L<x<3L的区域内有一方向竖直向下的匀强电场,两电场强度大小相等.x>3L 的区域内有一方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场.某时刻,一带正电的粒子从坐标原点以沿x轴正方向的初速度v0进入电场;之后的另一时刻,一带负电粒子以同样的初速度从坐标原点进入电场.正、负粒子从电场进入磁场时速度方向与电场和磁场边界的夹角分别为60°和30°,两粒子在磁场中分别运动半周后在某点相遇.已经两粒子的重力以及两粒子之间的相互作用都可忽略不计,两粒子带电量大小相等.求: (1)正、负粒子的质量之比m1:m2; (2)两粒子相遇的位置P点的坐标;

(3)两粒子先后进入电场的时间差. 3.如图所示,相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置,s1、s2分别为M、N板上的小孔,s1、s2、O三点共线,它们的连线垂直M、N,且s2O=R.以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场.D为收集板,板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R,板两端点的连线垂直M、N板.质量为m、带电量为+q的粒子,经s1进入M、N间的电场后,通过s2进入磁场.粒子在s1处的速度和粒子所受的重力均不计. (1)当M、N间的电压为U时,求粒子进入磁场时速度的大小υ; (2)若粒子恰好打在收集板D的中点上,求M、N间的电压值U0; (3)当M、N间的电压不同时,粒子从s1到打在D上经历的时间t会不同,求t的最小值. 4.如图所示,直角坐标系xoy位于竖直平面内,在?m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B=4.0×10﹣4T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场,其左边界与x轴交于P点;在x>0的区域内有电场强度大小E=4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场,其宽度d=2m.一质量m=6.4×10﹣27kg、电荷量q=﹣3.2×10?19C 的带电粒子从P点以速度v=4×104m/s,沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场,经电场偏转最终通过x轴上的Q点(图中未标出),不计粒子重力.求:

人教版物理选修1-1第二章第四节磁场对运动电荷的作用同步训练D卷(考试)

人教版物理选修1-1第二章第四节磁场对运动电荷的作用同步训练D卷(考试)姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题(共15小题) (共15题;共30分) 1. (2分) (2020高二下·大庆月考) 如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内。第Ⅲ、Ⅳ象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场,第Ⅳ象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场(图中未画出),一带电小球从x轴上的A点由静止释放,恰好从P点垂直于y轴进入第Ⅳ象限,然后做匀速圆周运动,从Q点垂直于x轴进入第Ⅰ象限,Q点距O点的距离为d,重力加速度为g。根据以上信息,能求出的物理量有() A . 小球做圆周运动的动能大小 B . 电场强度的大小和方向 C . 小球在第Ⅳ象限运动的时间 D . 磁感应强度大小 【考点】 2. (2分) (2017高二上·福建期末) 两个带电粒子由静止经同一电场加速后垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒子质量之比为1:2.电量之比为1:2,则两带电粒子受洛仑兹力之比为() A . 2:1 B . 1:1 C . 1:2 D . 1:4 【考点】

3. (2分)(2018·杭州模拟) 在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极,紧贴边缘内壁放一个圆环形电极,并把它们与电池的两极相连,然后在玻璃皿中放入导电液体,例如盐水.如果把玻璃皿放在磁场中,如图所示,.通过所学的知识可知,当接通电源后从上向下看() A . 液体将顺时针旋转 B . 液体将逆时针旋转 C . 若仅调换N、S极位置,液体旋转方向不变 D . 若仅调换电源正、负极位置,液体旋转方向不变 【考点】 4. (2分) (2020高二上·吉林期末) 带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以v甲、v乙、v丙速度垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中,其轨迹如图所示,则下列说法正确的是() A . v甲

运动电荷在磁场中受到的力——说课稿

《运动电荷在磁场中受到的力》说课稿 一.说教材分析 1. 物理学体系中本章是经典电磁学理论的基本内容,而本节课是安培力的延续,又是后面学习带电体在磁场中运动的基础,反应磁场和运动电荷的相互作用,是学生后面了解现代科技回旋加速器,质谱仪,磁流体发电机等的基础,还是力、电、磁综合问题分析中重要的一部分。从新课程改革以来,几乎每年高考都有涉及洛仑兹力的计算大题,由此,足以说明其重要性。 2. 教材结构:分三部分首先通过观察演示实验,讨论洛伦兹力的方向,这一部分是学生的一个实验探究活动。然后将安培力看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现,通过安培力公式导出洛伦兹力的公式,这一部分是学生的一个理论探究活动。最后,研究带电粒子在磁场中的运动,这一部分是学生的一个理论分析和实验验证的探究活动。 教材的这种安排,符合了新课程标准,起到了承上启下的作用,使物理学习能连续进行;符合学生的发展的要求;体现了教材重视课堂教学中的师生互动,学生自觉参与活动和学生合作探究的新课程教学理念。 二.说学情分析 1. 知识与能力基础 学生已具备力学、电磁学相关知识,学习完磁场对通电导线作用即安培力。并且也熟悉一直以来物理学的“提出问题—猜想假设—实验验证” 的科学探究方法。而且高二的学生已经有了一定的观察、分析、推理能力及空间想象能力,是学习洛仑兹力的能力基础 2. 思维障碍 对微观粒子具体运动形态模糊不清,容易导致洛伦兹力大小学习过程产生困难。 三.说教学目标: 知识与技能: 1. 通过实验,认识洛伦兹力,理解洛伦兹力跟安培力之间的关系。会判断洛伦兹力的方向。 2. 了解洛仑兹力公式的推导,会计算洛伦兹力的大小。 3. 会运用洛伦兹力对运动电荷不做功分析带电粒子垂直进入磁场中做匀速圆周运动,并能推导其半径和周期。 过程与方法 1. 观看“神奇的极光” 幻灯片,复习安培力,从微观的角度分析猜想磁场对运动的电荷有洛仑兹

高三物理磁场大题

1.如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场,经过Δt 时间从C 点射出磁场,OC 与OB 成600 角。现将带电粒子的速度变为v/3,仍从A 点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为 A . 12 t ? B .2t ? C .13 t ? D .3t ? 2.半径为a 右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆,单位长度电阻均为R 0。圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B 。杆在圆环上以速度v 平行于直径CD 向右做匀速直线运动,杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O 开始,杆的位置由θ确定,如图所示。则 A .θ=0时,杆产生的电动势为2Bav B .3π θ=3Bav C .θ=0时,杆受的安培力大小为20 3(2)R B av π+ D .3π θ=时,杆受的安培力大小为203(53)R B av π+

3.如图,质量分别为m A 和m B 的两小球带有同种电荷,电荷最分别为q A 和q B ,用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2(θ1>θ2)。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动,最大速度分别v A 和v B ,最大动能分别为E kA 和E kB 。则 ( ) (A )m A 一定小于m B (B )q A 一定大于q B (C )v A 一定大于v B (D )E kA 一定大于E kB 4.如图,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,两个标有“12V ,6W ”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时,原线圈中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是 A .120V ,0.10A B .240V ,0.025A C .120V ,0.05A D .240V ,0.05A 5.如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B 0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率t B ??的大小应为 A.πω0 4B B.πω0 2B C.πω0B D.π ω20B

运动电荷在磁场中受到的力教学设计

高中物理教学设计 选修3-1第三章第5节《运动电荷在磁场中受到的力》 17号选手 2016年10月27日教师格言:因材施教、教学相长

第三章磁场 3.5 磁场对运动电荷的作用力 ★新课标要求 (一)知识与技能 1、知道什么是洛伦兹力。 2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。 3、知道洛伦兹力大小的推理过程。 4、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。 5、理解洛伦兹力对电荷不做功。 6、了解电视机显像管的工作原理。 (二)过程与方法 通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。 (三)情感、态度与价值观 让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证”★教学重点 1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。 2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。 ★教学难点 1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。 2、洛伦兹力方向的判断。 ★教学方法 实验观察法、讲述法、分析推理法 ★教学用具: 电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片 一、引入新课 教师:让全体同学

1,观看东方卫视的极光视频, 2、观看磁场对示波器图像的影响。 [演示实验]用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图3.5-1 教师:说明电子射线管的原理: 从阴极发射出来电子,在阴阳两极间的高压作用下,使电子 加速,形成电子束,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,可以 显示电子束的运动轨迹。 学生:观察实验现象。 实验结果:在没有外磁场时,电子束沿直线运动,将蹄形磁 铁靠近阴极射线管,发现电子束运动轨迹发生了弯曲。 学生分析得出结论:磁场对运动电荷有作用。 二、进行新课 1、洛伦兹力的方向 教师讲述:通电导线在磁场中所受到的力叫安培力,电荷的定向移动形成电流,运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力, 推理和猜想:安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观本质问题:安培力的方向用左手定则判定,那么洛伦兹力的方向能不能也用左手定则来判定呢? 实验验证:(投影) 学生观察 结论:洛伦兹力的方向也用左手定则来判定 左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直, 并且都和手掌在一个平面内,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向正电荷运动的方向,那么,大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 如果运动的是负电荷,则四指指向负电荷运动的反方向,那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。 回到导学案:

高考物理 法拉第电磁感应定律 推断题综合题附详细答案

一、法拉第电磁感应定律 1.如图所示,在倾角30o θ=的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别 垂直斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场,两磁场宽度均为L 。一质量为m 、边长为L 的正方形线框距磁场上边界L 处由静止沿斜面下滑,ab 边刚进入上侧磁场时,线框恰好做匀速直线运动。ab 边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速度直线运动。重力加速度为g 。求: (1)线框ab 边刚越过两磁场的分界线ff′时受到的安培力; (2)线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量Q 和所用的时间t 。 【答案】(1)安培力大小2mg ,方向沿斜面向上(2)4732mgL Q = 7 2L t g = 【解析】 【详解】 (1)线框开始时沿斜面做匀加速运动,根据机械能守恒有 2 1sin 302 mgL mv ?= , 则线框进入磁场时的速度 2sin30v g L gL =?= 线框ab 边进入磁场时产生的电动势E =BLv 线框中电流 E I R = ab 边受到的安培力 22B L v F BIL R == 线框匀速进入磁场,则有 22sin 30B L v mg R ?= ab 边刚越过ff '时,cd 也同时越过了ee ',则线框上产生的电动势E '=2BLv

线框所受的安培力变为 22422B L v F BI L mg R ==''= 方向沿斜面向上 (2)设线框再次做匀速运动时速度为v ',则 224sin 30B L v mg R ?= ' 解得 4v v = '=根据能量守恒定律有 2211 sin 30222 mg L mv mv Q ?'?+=+ 解得4732 mgL Q = 线框ab 边在上侧磁扬中运动的过程所用的时间1L t v = 设线框ab 通过ff '后开始做匀速时到gg '的距离为0x ,由动量定理可知: 22sin 302mg t BLIt mv mv ?-='- 其中 ()022BL L x I t R -= 联立以上两式解得 ()02432L x v t v g -= - 线框ab 在下侧磁场匀速运动的过程中,有 00 34x x t v v ='= 所以线框穿过上侧磁场所用的总时间为 123t t t t =++= 2.如图()a ,平行长直导轨MN 、PQ 水平放置,两导轨间距0.5L m =,导轨左端MP 间接有一阻值为0.2R =Ω的定值电阻,导体棒ab 质量0.1m kg =,与导轨间的动摩擦因数 0.1μ=,导体棒垂直于导轨放在距离左端 1.0d m =处,导轨和导体棒电阻均忽略不计.整 个装置处在范围足够大的匀强磁场中,0t =时刻,磁场方向竖直向下,此后,磁感应强度B 随时间t 的变化如图()b 所示,不计感应电流磁场的影响.当3t s =时,突然使ab 棒获得

磁场对运动电荷的作用试题

磁场对运动电荷的作用试题

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磁场对运动电荷的作用练习题 1.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 2.如图1所示,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,并指出洛伦兹力的方向. 3.如图所示,半径为r 的圆形空间内,存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直于磁场方向射入磁场中,并从B 点射出,若∠AOB =120°,则该带电粒子在磁场中运动的时间为( ) A.2πr 3v 0 B.23πr 3v 0 C.πr 3v 0 D.3πr 3v 0 答案 D 4.如图4所示,质量为m ,电荷量为+q 的带电粒子,以不同的初速度两次从O 点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场,在洛伦兹力作用下分别从M 、N 两点射出磁场,测得OM ∶ON =3∶4,则下列说法中错误的是 ( ) A .两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为3∶4 B .两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为3∶4 C .两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为3∶4 D .两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为4∶3 答案 AD

磁场对运动电荷的作用

磁场对运动电荷的作用 1.洛伦兹力的方向:用左手定则判定 (1)让磁感线穿过左手的手心,四指指向正电荷的运动方向(或负电荷运动的相反方向),则拇指指的方向就是洛伦兹力的方向。 (2)洛伦兹力的方向既垂直于磁感应强度方向,同时也垂直于电荷运动的方向。 (3)洛伦兹力永远与电荷速度方向垂直,故洛伦兹力对电荷永远不做功。 2.洛伦兹力的大小; (1)当电荷运动速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直时,f=qvB。 (2)当电荷运动速度v的方向与孩感应强度B的方向平行时,f=0。 (3)当电荷相对磁场静止时,f=0 (二)带电粒子的圆周运动 1.若带电粒子以一定的速度与磁场方向垂直进人匀强磁场,洛伦兹力f充当向心力,它一定做匀速圆周运动。 2.轨道半径 (l)由qvB=mv2/R(=mω2R=m(2πm/T)2R)得轨迢半径为: R=mv/qB (ω=qB/m,T=2πm/q B) (2)由运动轨迹确定轨道半径的方法;带电粒子在射入和射出匀强磁场两处所受洛伦兹力的延长线一定交于圆心,由圆心和轨迹运用几何知识来确定半径。 (3)运动周期: T=2πmR/v=2πm/qB 带电粒子的运动周期跟粒子的质荷比m/q成正比,跟兹感应强度B成反比,与粒子运动的速率和轨道半径无关。 (一)选择题 1.关于洛伦兹力的下列说法中正确的是 A洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向和电荷运动方向所在的平面。 B.洛伦兹力的方向总是垂直于电荷速度方向,所以它对电荷永远不做功。 C.在磁场中,静止的电荷不受洛伦兹力,运动的电荷一定受洛伦兹力。 D运动电行在某处不受洛伦兹力,则该处的磁感应强度一定为零。 2.如图7-27所示,有一磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁 场,一束电子流以速度V从水平方向射入,为了使电子流经过磁场时 不发生偏转(不计重力),则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场, 这个电场的场强大小和方向是 A.B/v,竖直向上B.B/v,水平向左 C.B/v,垂直纸面向里D.Bv,垂直纸面向外 图7-27 3.一带电粒子(不计重力)以初速度v0。垂直进入匀强磁场中,则 A磁场对带电粒子的作用力是恒力B.磁场对带电粒子的作用力不做功 C.带电粒子的动能不变化 D.带电粒子的动量不发生变化 4.在长直螺线管中,通以交流电,一个电子沿螺线管的轴线方向以初速度v射入长螺线管中,电子在螺线管中的运动情况是 A.做匀速直线运动 B. 沿螺线管轴线做匀加速直线运动 C.沿螺线管轴线做往复运动D.可能沿螺线管轴线做匀减速运动

高三物理磁场大题知识讲解

高三物理磁场大题

1.如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场,经过Δt 时间从C 点射出磁场,OC 与OB 成600角。现将带电粒子的速度变为v/3,仍从A 点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为 A .1 2t ? B .2t ? C .1 3 t ? D .3t ? 2.半径为a 右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆,单位长度电阻均为R 0。圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B 。杆在圆环上以速度v 平行于直径CD 向右做匀速直线运动,杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O 开始,杆的位置由θ确定,如图所示。则 A .θ=0时,杆产生的电动势为2Bav B .3 π θ= 3Bav C .θ=0时,杆受的安培力大小为23(2)R B av π+

D. 3 π θ=时,杆受的安培力大小为 2 3 (53)R B av π+ 3.如图,质量分别为m A 和m B 的两小球带有同种电荷,电荷最分别为q A 和 q B ,用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2(θ1>θ2)。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动,最大速度分别v A和v B ,最大动能分别为E kA 和E kB 。则() (A)m A一定小于m B (B)q A一定大于q B (C)v A一定大于v B (D)E kA一定大于E kB 4.如图,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,两个标有“12V,6W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时,原线圈中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是 A.120V,0.10A B.240V,0.025A C.120V,0.05A D.240V,0.05A 5.如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度

《磁场对运动电荷的作用力》学案

第五节磁场对运动电荷的作用力 学习目标 1、知道什么是洛伦兹力。 2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向,理解洛伦兹力对电荷不做功。 3、掌握洛伦兹力大小的推理过程。 4、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。 5、了解电视机显像管的工作原理。 学习重点 1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。 2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。 学习难点 1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。 2、洛伦兹力方向的判断。 自主学习 1.运动电荷在磁场中受到的作用力,叫做。 2.洛伦兹力的方向的判断──左手定则: 让磁感线手心,四指指向的方向,或负电荷运动的,拇指所指电荷所受的方向。 3.洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式。 4.洛伦兹力对运动电荷,不会电荷运动的速率。 5.显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成。 同步导学 例1.试判断图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.

解答:甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上;乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下;丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者;丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里。 例2:来自宇宙的电子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些电子在进入地球周围的空间时,将 ( ) A .竖直向下沿直线射向地面 B .相对于预定地面向东偏转 C .相对于预定点稍向西偏转 D .相对于预定点稍向北偏转 解答:。地球表面地磁场方向由南向北,电子是带负电,根据左手定则可判定,电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西。故C 项正确 例3:如图3所示,一个带正电q 的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B ,若小带电体的质量为m ,为了使它对水平绝缘面正好无压力,应该( ) A .使 B 的数值增大 B .使磁场以速率 v =mg qB ,向上移动 C .使磁场以速率v =mg qB ,向右移动 D .使磁场以速率v =mg qB ,向左移动 解答:为使小球对平面无压力,则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力,磁场不动而只增大B ,静止电荷在磁场里不受洛伦兹力, A 不可能;磁场向上移动相当于电荷向下运动,受洛伦兹力向右,不可能平衡重力;磁场以V 向右移动,等同于电荷以速率v 向左运动,此时洛伦兹力向下,也不可能平衡重力。故B 、C 也不对;磁场以V 向左移动,等同于电荷以速率 v 向右运动,此时洛伦兹力向上。当 qvB =mg 时,带电体对绝缘水平面无压力,则v =mg qB ,选项 D 正确。 例4: 单摆摆长L ,摆球质量为m ,带有电荷+q ,在垂直于纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中摆动,当其向左、向右通过最低点时,线上拉力大小是否相等? 解答:摆球所带电荷等效于一个点电荷,它在磁场中摆动时受到重力mg ,线的拉力F 与洛伦兹力F ′,由于只有重力做功,故机械能守恒,所以摆球向左、向右通过最低点时的 图3

高考物理压轴题电磁场大全

1、在半径为R 的半圆形区域中有一匀强磁场,磁场的方 向 垂直于纸面,磁感应强度为B 。一质量为m ,带有电 量q 的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径AD 方向经P 点 (AP =d )射入磁场(不计重力影响)。 ⑴如果粒子恰好从A 点射出磁场,求入射粒子的速度。 ⑵如果粒子经纸面内Q 点从磁场中射出,出射方向与半圆在Q 点切线方向的夹角为φ(如图)。求入射粒子的速度。 解:⑴由于粒子在P 点垂直射入磁场,故圆弧轨道的圆心在AP 上,AP 是直径。 设入射粒子的速度为v 1 2 11/2 v m qBv d = 解得:12qBd v m = ⑵设O /是粒子在磁场中圆弧轨道的圆心,连接O / Q ,设O /Q =R /。 由几何关系得: /OQO ?∠= 由余弦定理得:2 /22//()2cos OO R R RR ?=+ - 解得:[] /(2) 2(1cos )d R d R R d ?-= +- 设入射粒子的速度为v ,由2 /v m qvB R = 解出:[] (2) 2(1cos )qBd R d v m R d ?-= +- 2、(17分) 如图所示,在xOy 平面的第一象限有一匀强电场, 电场的方向平行于y 轴向下;在x 轴和第四象限的射线OC 之间有一匀强磁场,磁感应强度的大小为B ,方向垂直于纸面向外。有一质量为m ,带有电荷量+q 的质点由电场左侧平行于x 轴射入电场。质点到达x 轴上A 点时,速度方向与x 轴的夹角为φ,A 点与原点O 的距离为d 。接着,质点进入磁场,并垂直于OC 飞离磁场。不计重力影响。若OC 与x 轴的夹角也为φ,求:⑴质点在磁场中运动速度的大小;⑵匀强电场的场强大小。 解:质点在磁场中偏转 90o ,半径qB mv d r = =φsin ,得m qBd v φsin =; v

《课堂新坐标》2014届高考物理一轮复习配套word版文档:第八章 第2讲 磁场对运动电荷的作用

第2讲 磁场对运动电荷的作用 (对应学生用书第141页) 洛伦兹力的方向和大小 1.洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力. 2.洛伦兹力的方向 (1)判断方法:左手定则 ???? ? 磁感线垂直穿过掌心四指指向正电荷运动的方向拇指指向正电荷所受洛伦兹力的方向 (2)方向特点:f ⊥B ,f ⊥v .即f 垂直于B 和v 决定的平面.(注意:B 和v 不一定垂直). 3.洛伦兹力的大小 f =q v B sin_θ,θ为v 与B 的夹角,如图8-2-1所示. 图8-2-1 (1)v ∥B 时,θ=0°或180°,洛伦兹力f =0. (2)v ⊥B 时,θ=90°,洛伦兹力f =q v B . (3)v =0时,洛伦兹力f =0. (1)判断洛伦兹力的方向一定要分清电荷的正、负. (2)应用公式f =q v B 计算洛伦兹力,一定要注意公式的条件. 【针对训练】 1.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 【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 =q v B ,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 选项错.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 =q v B 知

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