3.5运动电荷在磁场中受到的力..

磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么？磁场可能对运动电荷有力的作用。导体中的电流是由电荷的定向移动产生的§3.5运动电荷在磁场中受到的力阴极阳极狭缝荧光板电子束实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用1.洛伦兹力当电子射线管周围不存在磁场时，电子的运动轨迹是直线当电子射线管周围存在磁场时，电子的运动轨迹是曲线。结论：磁场对运动电荷有力的作用运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力2.洛伦兹力与安培力的关系：结论安培力洛伦兹力磁场对电流的作用磁场对运动电荷的作用因果微观原因宏观表现一、洛伦兹力的方向----左手定则伸开左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从手心穿入，并使四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。若四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向.判断洛伦兹力的大小和方向为了研究某种放射源发出的未知射线，物理探究者把放射源置于匀强磁场中，射线分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电性。带正电带负电不带电二、洛伦兹力的大小设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v.这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求洛伦兹力的大小。(1)通电导线中的电流(2)通电导线所受的安培力(3)这段导线内的自由电荷数(4)每个电荷所受的洛伦兹力FIvvvv二、洛伦兹力的大小1.当v⊥B，此时洛伦兹力最大，F洛=qvB.2.当v∥B，此时洛伦兹力最小，F洛=0.3.当v与B成θ角时，可以把磁感应强度B分解，此时F洛=qvBsinθ(一般表达式）单位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)特点：(1)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)洛伦兹力对带电粒子永不做功F一定与B垂直，一定与v垂直，但B与v不一定垂直。项目洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动的电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件v≠0且v不与B平行电场中无论电荷处于何种状态F≠0大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE方向满足左手定则，F⊥B，F⊥v正电荷受力方向与电场方向相同负电荷受力方向与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功作用效果只改变电荷运动的速度方向不改变电荷运动的速度大小既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的速度方向F=0时B不一定为零（v∥B或v=0）E一定为零洛伦兹力与电场力的比较（1）构造：电子枪、偏转线圈、荧光屏等组成（2）原理：应用电子束磁偏转的原理（3）扫描：偏转区的水平方向和竖直方向都有强弱和方向都在不断变化的偏转磁场，使电子可以打到整个屏幕三、显像管的工作原理1.关于带电粒子所受洛仑兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（）A.F、B、v三者必定均相互垂直B.F必定垂直于B、v，但B不一定垂直vC.B必定垂直于F，但F不一定垂直于vD.v必定垂直于F，但F不一定垂直于B2.有关电荷受电场力和洛仑兹力的说法中，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电场方向垂直[D.电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直3.两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1：4，电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为（）A.2：1B.1：1C.1：2D.1：4[来源:学§4.如图所示，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时(B)A．v变大B．v变小C．v不变D．不能确定v的变化5.如图所示，绝缘劈两斜面光滑且足够长，它们的倾角分别为ɑ、β（ɑ＜β）处在垂直纸面向里的匀强磁场中，将质量相等，带等量异种电荷的小球A和B同时从两斜面的顶端由静止释放，不考虑两电荷之间的库仑力，则（）A.在斜面上两球做匀加速运动，且aA＜aBB.在斜面上两球都做变加速运动C.两球沿斜面运动的最大位移sA＜sBD.两球沿斜面运动的时间tA＜tB6.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．若撤去磁场，P可能做匀加速直线运动B．若撤去电场，P一定做匀加速直线运动C．若给P一初速度，P可能做匀速直线运动D．若给P一初速度，P一定做曲线运动7.如图所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘A，最后落到地板上．设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度大小为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为x2，着地速度大小为v2.则下列结论不正确的是()A．x1＞x2B．t1＞t2C．v1＞v2D．v1和v2相同A．v＝mgBq，水平向右B．v＝mgBq，水平向左C．v＝mgtanαBq，竖直向上D．v＝mgtanαBq，竖直向下8.如图所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金属棒AB从高h处自由下落，则()A．A端先着地B．B端先着地C．两端同时着地D．以上说法均不正确9．用绝缘细线悬挂一个质量为m，带电荷量为＋q的小球，让它处于如图所示的磁感应强度为B的匀强磁场中．由于磁场的运动，小球静止在如图位置，这时悬线与竖直方向夹角为α，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向是()10．如图所示，相距为d的两平行金属板水平放置，板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，闭合开关S，一个带电粒子恰能以水平速度v向右匀速通过板间区域，若不计粒子重力，要使带电粒子仍能匀速通过板间区域，下列说法正确的是()A．把两板间距离减小一半，同时把粒子速率增加一倍B．把两板间距离增大一倍，同时把板间磁感应强度增大一倍C．断开S，板间距离增大一倍，同时板间磁感应强度减小一半D．断开S，板间距离减小一半，同时把粒子速率减小一半10．如图所示，乙是一个带正电的小物块，甲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．现用水平恒力拉甲物块，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(D)A．甲、乙两物块一起匀加速运动B．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大C．甲、乙两物块间的摩擦力大小不变D．甲、乙两物块间的摩擦力不断减小11.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．相对于预定点稍向东偏转C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转12.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是(C)A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动13.如图所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中．现给滑环施以一个水平向右的瞬时速度，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能是()A．始终做匀速运动B．开始做减速运动，最后静止于杆上C．先做加速运动，最后做匀速运动D．先做减速运动，最后做匀速运动15．如图所示，长方体玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片，使溶液中通入沿x轴正向的电流I，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B．图中a、b是垂直于z轴方向上水槽的前后两内侧面(BD)A．a处电势高于b处电势B．a处离子浓度大于b处离子浓度C．溶液的上表面电势高于下表面的电势D．溶液的上表面处的离子浓度等于下表面处的离子浓度14.如图所示，带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2；若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3；若加上竖直向上的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h4，如图所示．不计空气阻力，则下列说法正确的是(A)A．一定有h1＝h3B．一定有h1＜h4C．一定有h2＝h4D．一定有h1＝h215.一个质量m＝0.1g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑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10m/s2)．求：(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度为多大？(3)该斜面长度至少为多长？(保留两位有效数字)16．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，求小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力FT1和FT2.解：小球由A运动到C的过程中，洛伦兹力始终与v的方向垂直，对小球不做功，只有重力做功，由动能定理有mgl＝12mv2C，解得vC＝2gl，在C点，由左手定则可知洛伦兹力向上，其受力情况如图①所示．由牛顿第二定律，有FT1＋F洛－mg＝mv2Cl，又F洛＝qvCB，所以FT1＝3mg－qB2gl，同理可得小球第二次经过C点时，受力情况如图②所示，所以FT2＝3mg＋qB2gl.17.如图所示，一带电为-q的小球，质量为m，以初速度v0竖直向上射入水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为B。当小球在竖直方向运动h高度时，球在b点上所受的磁场力多大？15.一带电粒子以初速度v0垂直于匀强电场E沿两板中线射入，不计重力，由C点射出时的速度为v，若在两板间加以垂直纸面向里的匀强磁场，粒子仍以v0入射，恰从C关于中线的对称点D射出，如图所示，则粒子从D点射出的速度为多少?·DV0·C18.如图所示，竖直两平行板P、Q，长为L，两板间电压为U，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，电场和磁场均匀分布在两板空间内，今有带电量为Q，质量为m的带正电的油滴，从某高度处由静止落下，从两板正中央进入两板之间，刚进入时油滴受到的磁场力和电场力相等，此后油滴恰好从P板的下端点处离开两板正对的区域，求（1）油滴原来静止下落的位置离板上端点的高度h。（2）油滴离开板间时的速度大小。19.如图所示，在空间有匀强磁场，磁感强度的方向垂直纸面向里，大小为B，光滑绝缘空心细管MN的长度为h，管内M端有一质量为m、带正电q的小球P，开始时小球P相对管静止，管带着小球P沿垂直于管长度方向的恒定速度u向图中右方运动．设重力及其它阻力均可忽略不计.（1）当小球P相对管上升的速度为v时，小球上升的加速度多大？（2）小球P从管的另一端N离开管口后，在磁场中作圆周运动的圆半径R多大？（3）小球P在从管的M端到N端的过程中，管壁对小球做的功是多少？20．如图所示，质量为m的带正电小球能沿着竖直的绝缘墙竖直下滑，磁感应强度为B的匀强磁场方向水平，并与小球运动方向垂直．若小球电荷量为＋q，球与墙间的动摩擦因数为μ，则小球下滑的最大速度和最大加速度分别为多少？21．如图所示，套在很长的绝缘直棒上的带正电的小球，其质量为m，带电荷量为＋q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电场强度为E，磁感应强度为B，小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度.22.如图所示，质量为m＝1kg、带正电q＝5×10－2C的小滑块，从半径为R＝0.4m的光滑绝缘4(1)圆弧轨道上由静止自A端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E＝100V/m，水平向右；B＝