资源简介 运动电荷在磁场中受到的力1.洛伦兹力:________在磁场中受到的力称为洛伦兹力.2.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__________从掌心进入,并使四指指向__________运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受__________的方向.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向________.3.洛伦兹力的大小带电量为 q 的粒子,以速率 v 进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中:(1)当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时,洛伦兹力f=__________.(2)当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时,洛伦兹力 f=__________.(3)当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角为θ时,洛伦兹力 f=_____________.4.电视显像管的工作原理1.构造:如图1所示,由电子枪、 和荧光屏组成.2.原理(1)电子枪 .(2)电子束在磁场中 .(3)荧光屏被电子束撞击时发光.3.扫描: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 ,使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动.4.偏转线圈:使电子束偏转的磁场是由 产生的.答案:运动电荷 磁感线 正电荷 洛伦兹力 相反 0 qvB qvBsinθ 偏转线圈 发射电子 偏转 不断变化 两对线圈考点一 洛伦兹力的特点及应用1.洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于电荷速度方向和磁场方向确定的平面.(2)洛伦兹力的大小和方向随电荷速度的变化而变化.(3)当电荷平行磁场运动时不受洛伦兹力作用.(4)洛伦兹力一定不做功.2.洛伦兹力、安培力、电场力比较洛伦兹力 安培力 电场力产生条件 磁场中的运动电荷,(v与B不平行) 磁场中的通电导线(I与B不平行) 电场中的电荷大小 F=qvB(v⊥B) F=BLI(L⊥B) F=qE方向 F⊥B且F⊥v F⊥B且F⊥I 正电荷受力与电场方向相同做功 任何情况下都不做功 安培力做功与路径有关 电场力做功与路径无关联系 安培力是洛伦兹力的宏观表现,安培力等于导体内所有定向运动电荷所受洛伦兹力的合力【例1】如图所示,摆球带负电荷的单摆在一匀强磁场中摆动,匀强磁场的方向垂直纸面向里,摆球在AB间摆动过程中,由A摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F1,摆球加速度大小为a1;由B摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F2,摆球加速度大小为a2,则( )A.F1>F2,a1=a2 B.F1<F2,a1=a2C.F1>F2,a1>a2 D.F1<F2,a1<a2【答案】B【解析】绳的拉力、洛伦兹力始终与单摆的运动方向垂直,不做功,只有重力做功,所以摆球在C点速度大小相同,根据a=,a1=a2,根据左手定则,当单摆由A摆到最低点C时,绳的拉力和洛伦兹力方向相同,由B摆到最低点C时,绳的拉力与洛伦兹力方向相反,故F1<F2.B项正确.考点二 带电粒子在磁场中运动的基本解题方法1.两个基本关系(1)速度与半径关系:R=几何关系—轨迹半径R—运动速度v.(2)时间与圆心角关系:t=T几何关系—轨迹圆心角θ—运动时间t.2.圆心的确定方法方法一、如图甲:作两个速度方向的垂线,交点即为圆心.方法二、如图乙:作速度方向的垂线和弦的垂直平分线,交点即为圆心.3.常见运动轨迹(1)直线边界(进出磁场具有对称性):(2)平行边界(存在临界条件):(3)圆形边界:带电粒子沿径向射入磁场,必沿径向射出磁场,速度的偏转角φ等于该圆弧轨迹所对应的圆心角∠AO′B.轨迹圆心与磁场圆心的连线OO′垂直弦AB,且为角∠AO′B的平分线.4.解题基本思路【例2】如图所示,正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,一带电粒子在A点滑AB方向进入磁场,仅受磁场力作用,经过时间t1由C点离开磁场,现改变磁感应强度,此粒子仍以原来的速度从A点进入磁场,经过时间t2由CD边上某点射出,射出时粒子速度方向与CD边界成45°角,则t1∶t2的值为( )A.2+ B.C. D.【答案】C【解析】粒子在磁场中只受洛伦兹力作用,故粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力做向心力,粒子做圆周运动的周期T=;设正方形区域的边长为d,由几何关系可得:粒子从C点离开时,粒子转过的中心角为90°,轨道半径R=d,故t1=;粒子从CD上离开,射出时粒子速度方向与CD边界成45°角,那么,由几何关系可得:R+Rcos45°=d,所以,R==(2-)d;粒子转过的中心角为135°,故t2=×=,所以,==,故C项正确,A、B、D三项错误.考点三 带电粒子的“磁偏转”和“电偏转” 偏转项目 垂直进入磁场 垂直进入电场情景图受力 FB=qv0B大小不变,方向总指向圆心 FE=qE,FE大小、方向均不变,方向与初速度垂直运动性质 匀速圆周运动 类平抛运动运动时间 t=T= t=动能 不变 增大【例3】如图所示,在矩形abdc区域中有竖直向下的匀强电场,场强大小为E,某种正粒子(不计粒子的重力)从O点以初速度v0水平射入后偏转角为θ.现电场换为方向垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出),仍使该粒子穿过该区域,并使偏转角也为θ角,若匀强磁场的磁感应强度大小为B,粒子穿过电场和磁场的时间之比为,则( )A.B=,= B.B=,=C.B=,= D.B=,=【答案】 C【解析】 粒子在电场中运动,只受电场力作用,做类平抛运动,加速度a=,故有:t1=,tanθ==;粒子在匀强磁场中运动,洛伦兹力做向心力,故有:Bv0q=,所以,B=;根据几何关系可知:粒子转过的中心角为θ,圆周运动半径R=,所以,B====;所以,粒子运动周期T==,故粒子在磁场中的运动时间t2=T=,所以,=,故C项正确,A、B、D三项错误.1.如图所示,一电子束垂直于电场线与磁感应线方向入射后偏向A极板,为了使电子束沿射入方向做直线运动,可采用的方法是( )A.将变阻器滑动头P向右滑动B.将变阻器滑动头P向左滑动C.将极板间距离适当减小D.将极板间距离适当增大1.【答案】D【解析】电子入射极板后,偏向A板,说明Eq>Bvq,由E=可知,减小场强E的方法有增大板间距离和减小板间电压,故C错误,D正确;而移动滑动头P并不能改变板间电压,故A、B均错误。故选D2.关于洛伦兹力和安培力的描述,正确的是( )A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行2.B解析:当通电导线与磁场平行时不受安培力作用,A错;洛伦兹力永远都不做功,C错;安培力方向与磁场方向垂直,D错.正确答案为B.3.有关带电粒子运动的说法中正确的是(不计重力)( )A.沿着电场线方向飞入匀强电场,动能一定变化B.沿着磁感线方向飞入匀强磁场,动能一定变化C.垂直于电场线方向飞入匀强电场.动能一定变化D.垂直于磁感线方向飞入匀强磁场,动能一定不变3.AD解析:带电粒子沿电场线方向运动,电场力做功,粒子动能发生变化;垂直于电场线方向运动,动能不变.带电粒子在磁场中运动,洛伦兹力不做功,动能不变.4.来自宇宙的质子流以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质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.相对于预定地点向东偏转C.相对于预定地点向西偏转 D.相对于预定地点向北偏转4.B解析:地球表面地磁场方向由南向北,质子是氢原子核,带正电荷.根据左手定则可判定,质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东.5.如图所示,空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下,磁场方向水平(图中垂直纸面向里).一带电油滴P恰好处于静止状态,则下列说法正确的是( )A.油滴一定带负电B.若仅撤去电场,P可能做匀加速直线运动C.若给P一初速度,P不可能做匀速直线运动D.若给P一初速度,P不可能做匀速圆周运动5.【答案】AD【解析】油滴静止说明油滴此时不受洛伦兹力,重力和电场力平衡,故电场力竖直向上,与场强方向相反,所以油滴一定带负电,A正确;若仅撤去磁场,重力和电场力仍然平衡,保持静止,故B错误;给P一初速度,若初速度方向与磁场方向平行,不受洛伦兹力,重力和电场力平衡,所以可以做匀速直线运动,C错误;若初速度方向与磁场方向不平行,重力和电场力平衡,相当于仅受洛伦兹力,P做匀速圆周运动,D正确.故选AD6.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的作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从试管口飞出,则( )A.小球带负电B.小球离开管口前运动的轨迹是一条抛物线C.洛伦兹力对小球做正功D.拉力F应逐渐减小6.B解析:指向管口的洛伦兹力,由左手定则可知,带电小球带正电,小球的加速度恒定.小球的运动为沿管方向的匀加速直线运动(初速度为零)和沿F方向的匀速直线运动的合运动,轨迹是一条抛物线.沿管方向的运动速度,受到垂直于管的洛伦兹力.f1和f2的合力是小球受到的洛伦兹力合力,此力跟合速度垂直,不做功.由小球沿F方向上做匀速直线运动知,则F逐渐增大.7.如图所示是电子射线管示意图.接通电源后,电子射线由阴极沿x轴正方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是( )A.加一磁场,磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场,磁场方向沿y轴正方向C.加一电场,电场方向沿z轴负方向D.加一电场,电场方向沿y轴正方向7.B解析:此题考查演示实验“电子束在磁场中偏转”:要使荧光屏上亮线向下偏转即是电子所受的洛伦兹力方向向下,电子运动方向沿x轴正方向,由左手定则可知,磁场方向应沿y轴正方向,所以A错,B对;若加一电场电子应受到向下的电场力作用,故电场方向沿轴正方向,C、D均错.8.如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场.一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O'点(图中未标出)穿出.若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b( )A.穿出位置一定在O'点下方B.穿出位置一定在O'点上方C.运动时,在电场中的电势能一定减小D.在电场中运动时,动能一定减小8.C解析: 由左手定则判定带电粒子a所受洛伦兹力的方向,可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与电场力方向相反,若,则洛伦兹力将随着粒子速度方向和大小的不断改变而改变.粒子所受电场力qE和洛伦兹力qvB的合力不可能与速度方向在同一直线上,而做直线运动,既然在复合场中粒子做直线运动,说明qE=qvB,OO'连线与电场线垂直,当撤去磁场时,粒子仅受电场力,做类平抛运动,电场力一定做正功,电势能减少,动能增加,故选C.9.在如图所示的空间中,存在场强为E的匀强电场,同时存在沿x轴负方向、磁感应强度为B的匀强磁场.一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动.据此可以判断出( )A.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能减小;沿z轴正方向电势升高B.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能增大;沿z轴正方向电势降低C.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势升高D.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势降低9.C解析:质子在匀强磁场中运动,根据左手定则,质子所受洛伦兹力方向沿z轴正方向,质子在复合场中受力平衡,所以质子所受电场力方向沿z轴负方向,电场力大小为F电=eE=evB,电场力方向沿z轴负方向,所以沿z轴正方向电势升高,又由于电场力不做功,所以电势能不变,综上所述,只有C选项正确.10.质量为m、电荷量为q的微粒以速度”与水平方向成45°进入匀强电场和匀强磁场中,如图所示,磁场的方向垂直于纸面向里,如微粒在电场、磁场及重力的作用下做匀速直线运动,则电场强度的大小E=________,磁感应强度的大小为B=________.10.解析:依据物体平衡条件可得:竖直方向上:;水平方向上:.解得:;.11.如图所示,在正交的匀强磁场B和匀强电场E中,有一竖直的长绝缘管,管内有一质量为m、带电荷量为-q的小球,球与管壁之间的动摩擦因数为μ,磁场和电场足够大,则小球运动的最大加速度为________;在有最大加速度时的速度为________;小球运动的最小加速度为________,在有最小加速度时的速度为________。11.g 0解析:当时,摩擦力为0.此时加速度最大,且,;当时,合力为0,加速度最小也为0,此时速度最大,且.12.如图所示,在平面直角坐标系xOy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m=5.0×10-8 kg、电量为q=1.0×10-6 C的带电粒子。从静止开始经U0=10 V的电压加速后,从P点沿图示方向进入磁场,已知OP=30 cm,(粒子重力不计,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:(1)带电粒子到达P点时速度v的大小;(2)若磁感应强度B=2.0 T,粒子从x轴上的Q点离开磁场,求OQ的距离;12.【答案】(1)20 m/s (2)0.90 m【解析】(1)对带电粒子的加速过程,由动能定理qU=mv2代入数据得:v=20 m/s(2)带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,有:qvB=得R=代入数据得:R=0.50 m而OP/cos 53°=0.50 m故圆心一定在x轴上,轨迹如图所示由几何关系可知:OQ=R+Rsin 53°故OQ=0.90 m运动电荷在磁场中受到的力1.洛伦兹力:________在磁场中受到的力称为洛伦兹力.2.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__________从掌心进入,并使四指指向__________运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受__________的方向.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向________.3.洛伦兹力的大小带电量为 q 的粒子,以速率 v 进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中:(1)当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时,洛伦兹力f=__________.(2)当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时,洛伦兹力 f=__________.(3)当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角为θ时,洛伦兹力 f=_____________.4.电视显像管的工作原理1.构造:如图1所示,由电子枪、 和荧光屏组成.2.原理(1)电子枪 .(2)电子束在磁场中 .(3)荧光屏被电子束撞击时发光.3.扫描: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 ,使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动.4.偏转线圈:使电子束偏转的磁场是由 产生的.考点一 洛伦兹力的特点及应用1.洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于电荷速度方向和磁场方向确定的平面.(2)洛伦兹力的大小和方向随电荷速度的变化而变化.(3)当电荷平行磁场运动时不受洛伦兹力作用.(4)洛伦兹力一定不做功.2.洛伦兹力、安培力、电场力比较洛伦兹力 安培力 电场力产生条件 磁场中的运动电荷,(v与B不平行) 磁场中的通电导线(I与B不平行) 电场中的电荷大小 F=qvB(v⊥B) F=BLI(L⊥B) F=qE方向 F⊥B且F⊥v F⊥B且F⊥I 正电荷受力与电场方向相同做功 任何情况下都不做功 安培力做功与路径有关 电场力做功与路径无关联系 安培力是洛伦兹力的宏观表现,安培力等于导体内所有定向运动电荷所受洛伦兹力的合力【例1】如图所示,摆球带负电荷的单摆在一匀强磁场中摆动,匀强磁场的方向垂直纸面向里,摆球在AB间摆动过程中,由A摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F1,摆球加速度大小为a1;由B摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F2,摆球加速度大小为a2,则( )A.F1>F2,a1=a2 B.F1<F2,a1=a2 C.F1>F2,a1>a2 D.F1<F2,a1<a2考点二 带电粒子在磁场中运动的基本解题方法1.两个基本关系(1)速度与半径关系:R=几何关系—轨迹半径R—运动速度v.(2)时间与圆心角关系:t=T几何关系—轨迹圆心角θ—运动时间t.2.圆心的确定方法方法一、如图甲:作两个速度方向的垂线,交点即为圆心.方法二、如图乙:作速度方向的垂线和弦的垂直平分线,交点即为圆心.3.常见运动轨迹(1)直线边界(进出磁场具有对称性):(2)平行边界(存在临界条件):(3)圆形边界:带电粒子沿径向射入磁场,必沿径向射出磁场,速度的偏转角φ等于该圆弧轨迹所对应的圆心角∠AO′B.轨迹圆心与磁场圆心的连线OO′垂直弦AB,且为角∠AO′B的平分线.4.解题基本思路【例2】如图所示,正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,一带电粒子在A点滑AB方向进入磁场,仅受磁场力作用,经过时间t1由C点离开磁场,现改变磁感应强度,此粒子仍以原来的速度从A点进入磁场,经过时间t2由CD边上某点射出,射出时粒子速度方向与CD边界成45°角,则t1∶t2的值为( )A.2+ B.C. D.考点三 带电粒子的“磁偏转”和“电偏转” 偏转项目 垂直进入磁场 垂直进入电场情景图受力 FB=qv0B大小不变,方向总指向圆心 FE=qE,FE大小、方向均不变,方向与初速度垂直运动性质 匀速圆周运动 类平抛运动运动时间 t=T= t=动能 不变 增大【例3】如图所示,在矩形abdc区域中有竖直向下的匀强电场,场强大小为E,某种正粒子(不计粒子的重力)从O点以初速度v0水平射入后偏转角为θ.现电场换为方向垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出),仍使该粒子穿过该区域,并使偏转角也为θ角,若匀强磁场的磁感应强度大小为B,粒子穿过电场和磁场的时间之比为,则( )A.B=,= B.B=,=C.B=,= D.B=,=1.如图所示,一电子束垂直于电场线与磁感应线方向入射后偏向A极板,为了使电子束沿射入方向做直线运动,可采用的方法是( )A.将变阻器滑动头P向右滑动B.将变阻器滑动头P向左滑动C.将极板间距离适当减小D.将极板间距离适当增大2.关于洛伦兹力和安培力的描述,正确的是( )A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行3.有关带电粒子运动的说法中正确的是(不计重力)( )A.沿着电场线方向飞入匀强电场,动能一定变化B.沿着磁感线方向飞入匀强磁场,动能一定变化C.垂直于电场线方向飞入匀强电场.动能一定变化D.垂直于磁感线方向飞入匀强磁场,动能一定不变4.来自宇宙的质子流以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质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.相对于预定地点向东偏转C.相对于预定地点向西偏转 D.相对于预定地点向北偏转5.如图所示,空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下,磁场方向水平(图中垂直纸面向里).一带电油滴P恰好处于静止状态,则下列说法正确的是( )A.油滴一定带负电B.若仅撤去电场,P可能做匀加速直线运动C.若给P一初速度,P不可能做匀速直线运动D.若给P一初速度,P不可能做匀速圆周运动6.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的作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从试管口飞出,则( )A.小球带负电B.小球离开管口前运动的轨迹是一条抛物线C.洛伦兹力对小球做正功D.拉力F应逐渐减小7.如图所示是电子射线管示意图.接通电源后,电子射线由阴极沿x轴正方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是( )A.加一磁场,磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场,磁场方向沿y轴正方向C.加一电场,电场方向沿z轴负方向D.加一电场,电场方向沿y轴正方向8.如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场.一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O'点(图中未标出)穿出.若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b( )A.穿出位置一定在O'点下方B.穿出位置一定在O'点上方C.运动时,在电场中的电势能一定减小D.在电场中运动时,动能一定减小9.在如图所示的空间中,存在场强为E的匀强电场,同时存在沿x轴负方向、磁感应强度为B的匀强磁场.一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动.据此可以判断出( )A.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能减小;沿z轴正方向电势升高B.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能增大;沿z轴正方向电势降低C.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势升高D.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势降低10.质量为m、电荷量为q的微粒以速度”与水平方向成45°进入匀强电场和匀强磁场中,如图所示,磁场的方向垂直于纸面向里,如微粒在电场、磁场及重力的作用下做匀速直线运动,则电场强度的大小E=________,磁感应强度的大小为B=________.11.如图所示,在正交的匀强磁场B和匀强电场E中,有一竖直的长绝缘管,管内有一质量为m、带电荷量为-q的小球,球与管壁之间的动摩擦因数为μ,磁场和电场足够大,则小球运动的最大加速度为________;在有最大加速度时的速度为________;小球运动的最小加速度为________,在有最小加速度时的速度为________。12.如图所示,在平面直角坐标系xOy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m=5.0×10-8 kg、电量为q=1.0×10-6 C的带电粒子。从静止开始经U0=10 V的电压加速后,从P点沿图示方向进入磁场,已知OP=30 cm,(粒子重力不计,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:(1)带电粒子到达P点时速度v的大小;(2)若磁感应强度B=2.0 T,粒子从x轴上的Q点离开磁场,求OQ的距离; 展开更多...... 收起↑ 资源列表 运动电荷在磁场中受到的力讲义(原卷版).doc 运动电荷在磁场中受到的力讲义(解析版).doc