2019-2020学年高中物理 第3章 磁场 第5节 运动电荷在磁场中受到的力课件 新人教版选修3-

第5节运动电荷在磁场中受到的力固知识、要点梳理1．洛伦兹力(1)定义：1__________在磁场中所受的力．(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是2__________的宏观表现．运动电荷洛伦兹力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平面内．让3________从掌心进入，并使4______指向正电荷运动方向，这时5______所指的方向就是运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．(2)特点①洛伦兹力F⊥B，F⊥v，即F垂直于6________所决定的平面．②洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷7________(填“做功”或“不做功”)．磁感线四指拇指B与v不做功3．电视显像管的工作原理(1)原理①电子枪8__________．②电子束在磁场中9______．③荧光屏被电子束撞击发光．(2)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10__________，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．发射电子偏转不断变化1．运动电荷在匀强磁场中受到洛伦兹力，下列关于洛伦兹力方向的说法正确的是()A．既与磁场方向垂直，也与电荷运动方向垂直B．与磁场方向垂直，不与电荷运动方向垂直C．总是与电荷的运动方向垂直，与磁场方向不一定垂直D．总是与磁场方向垂直，与电荷运动方向不一定垂直解析：选A洛伦兹力方向既与磁场垂直，也与电荷运动方向垂直，A正确，B、C、D错误．2．如图所示，电视显像管中有一个电子枪，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光．在偏转区有垂直于纸面的磁场B1和平行纸面上下的磁场B2，就是靠这样的磁场来使电子束偏转，使整个荧光屏发光．经检测仅有一处故障：磁场B1不存在，则荧光屏上()A．不亮B．仅有一个中心亮点C．仅有一条水平亮线D．仅有一条竖直亮线解析：选C由图可知，电子运动的方向向右，则等效电流的方向向左；当磁场B1不存在，只存在平行纸面上下的磁场B2时，根据左手定则可知，电子只受到与B2垂直的垂直于纸面向里或垂直于纸面向外的洛伦兹力的作用，则电子打在荧光屏上的点是沿水平方向的线，则荧光屏上仅有一条水平亮线，故C正确，A、B、D错误．1．洛伦兹力的大小(1)当v与B成θ角时：F＝11____________.(2)当v⊥B时：F＝12_____．(3)当v∥B时：F＝13___.qvBsinθqvB02．洛伦兹力与电场力的比较对应力内容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对应力内容项目洛伦兹力电场力方向满足左手定则，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方向1．如图所示，一个带负电q的带电小球处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若带电小球的质量为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＝mgBq向上移动C．使磁场以速率v＝mgBq向右移动D．使磁场以速率v＝mgBq向左移动解析：选C为了使它对水平绝缘面正好无压力，则竖直向上的洛伦兹力与重力平衡，qvB＝mg，解得v＝mgBq，根据相对运动关系可知，当小球不动时，磁场相对小球向右运动，C选项正确．2．如图所示，运动电荷电荷量为q＝2×10－8C，电性已在图中标明，运动速度v＝4×105m/s，匀强磁场磁感应强度为B＝0.5T，则三个电荷受到的洛伦兹力分别为多大？解析：对于A、B，虽电荷电性不同，速度方向也不同，但速度方向与磁感应强度方向都垂直，据F＝qvB得F＝2×10－8×4×105×0.5N＝4×10－3N.对于C，v沿垂直于B方向的分量为v′＝vcos30°所受洛伦兹力大小则为F＝qv′B＝2×10－8×4×105×cos30°×0.5N＝3.5×10－3N.答案：4×10－3N4×10－3N3.5×10－3N1．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力作用下做变速直线运动．(2)速度方向与磁场不平行，且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．2．速度选择器(1)如图所示，带电粒子所受重力可忽略不计，粒子在两板间同时受到电场力和洛伦兹力，只有当二力平衡时，粒子才不发生偏转，沿直线从两板间穿过．(2)粒子受力特点①不计重力．②同时受方向相反的电场力和磁场力作用．(3)粒子匀速通过速度选择器的条件：速度选择器两极板间距离极小，粒子稍有偏转，即打到极板上．只有电场力和洛伦兹力平衡时，即qE＝qvB，v＝EB时，粒子才能沿直线匀速通过．3．解决在洛伦兹力作用下带电体运动问题的基本思路(1)正确的受力分析，除重力、弹力、摩擦力外，要特别注意洛伦兹力的分析．(2)正确分析物体的运动状态，找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程．(3)恰当灵活地运用力学中的定理、定律．学会把“电学”问题“力学”化．1．(多选)不计重力的负粒子能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过．设产生匀强电场的两极板间电压为U，距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子带电荷量为q，进入速度为v，以下说法正确的是()A．若同时增大U和B，其他条件不变，则粒子一定能够沿直线穿过B．若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子可能沿直线穿过C．若粒子向下偏，且能够飞出极板间，则粒子动能一定减小D．若粒子向下偏，且能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变解析：选BC粒子能够直线穿过，则有qUd＝qvB，即v＝UBd，若U、B增大的倍数不同，粒子不能沿直线穿过，A错误；同理若d减小几倍，v增大几倍，粒子仍能沿直线穿过，B正确；粒子向下偏，电场力做负功，又W洛＝0，所以ΔEk0，C正确，D错误．2．一个质量m＝0.1g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(斜面绝缘)，斜面置于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下滑，若斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面．问：(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)该斜面的长度至少多长？解析：(1)滑块下滑过程中受力如图所示，由左手定则可知滑块带负电荷．(2)滑块离开斜面时FN＝0，则F－mgcosα＝0，即qvB＝mgcosα，得v＝mgcosαqB＝0.1×10－3×10×325×10－4×0.5m/s＝23m/s.(3)设滑块沿斜面滑动距离为x，下滑过程中，只有重力做功．由动能定理得mgxsinα＝12mv2，斜面的长度至少应是x＝v22gsinα＝2322×10×0.5m＝1.2m.答案：(1)负电荷(2)23m/s(3)1.2m