高三物理-运动电荷在磁场中受到的力

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1、精锐教育学科教师辅导讲义学员编号:年级：高三学员姓名:辅导科目：物理学科教师：兰芳授课主题C（专题名称）运动电荷在磁场中受到的力授课日期及时段教学内容3亠1.一个质量g的小滑块，带有q=5xlO4C的电荷放置在倾角a=30°的光滑斜面（绝缘）上，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滑下，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面.g取lOm/s小滑块带何种电荷？小滑块离开斜面的瞬时速度多大？该斜面的长度至少多长？答案：⑴负电荷（2）3.5m/s

2、（3）1.2m2.质量为m、带电量为q的小球，从倾角为。的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感强度为B,如图所示.若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中不正确的是,求：XXXXBXXXX()A.球带正电B.小球在斜面上运动时做匀加速直线运动C.小球在斜面上运动吋做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动D.小球在斜而上下滑过程小，当小球对斜面压力为零时的速率为mgcosO/Bq答案：Co小球向下运动，由磁场垂直纸面向外，又由于洛伦兹力垂直斜面向上，

3、所以小球带正电.故八正确；小球没有离开斜面之前，在重力，支持力、洛伦兹力作用下做匀加速直线运动，虽然速度变大，导致洛伦兹力变大,但三个力的合力却不变，故B正确；小球没有离开斜面之前，在重力，支持力、洛伦兹力作用下做匀加速直线运动，虽然速度变大，导致洛伦兹力变大，但重力沿斜面向下的分力却不变，即三个力的合力却不变，故C错误；则小球在斜面上下滑过程中，当小球受到的洛伦兹力等于重力垂直与斜面的分力相等时，小球对斜面压力为零.所以Bqv=mgcos0,则v=mgcosO/Bq.故D正确。3.磁场对一段通电导

4、体的作用力F实际上是磁场对通电导体内做定向移动形成电流的大量自由电荷作用的宏观表现.如图所示，已知垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度大小为B,—段通电导体的长度为L,电流强度为I,导体内每个自由电荷的电量为q,定向移动的速度大小为v.试从安培力公式F=BIL出发推导洛伦兹力公式f=qBv.说明推导过程小每步的根据••X严XXxBx〈XZMkQXLXLKXX答案：设长度为L、电流强度为【的一段通电导体，垂直放入磁感强度为B的匀强磁场中，该通电导体所受安培力:F=BIL...①设单位体积内的电荷数为n,自

5、rfl电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速度大小为v,则该通电导体内的自由电荷数为：N=nLS...②通电导体的电流强度为：I=nSvq...③联立①②③得：F=BIL=BnSvqL=(nLS)Bvq即该通电导体内的全部电荷所受磁场力：F=NBvq则该通电导体内每个电荷所受磁场力••洛伦兹力：匸F/N=qBv即匸qvB,安培力F可看作是作用在每个运动电荷上的洛仑兹力f的合力（宏观与微观！）二、知识梳理一、洛仑兹力的大小和方向1•洛伦兹力的大小计算:f洛=qvBsina（a为v与B的夹角）（1）当v丄B

6、时，f洛最大，f洛二qBv（式中的v是电荷相对于磁场的速度）（2）当V//B时，f洛=0做匀速直线运动。（3）v=0,f洛=0,即磁场对静止电荷无作用力，只对运动电荷产生作用力。1.洛伦兹力的方向（1）洛伦兹力f洛的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即f洛总是垂直于B和v所在的平面.（2）洛伦兹力方向（左手定则）：伸出左手，让拇指跟四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向（当是负电荷时，四指指向与电荷运动方向相反）则拇指所指方向就是该电荷所受洛伦兹

7、力的方向.（3）洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向，由于其永远垂直于运动方向，所以洛伦兹力一定不做功。2.洛伦兹力和安培力的关系洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而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。3.洛伦兹力与电场力的比较应力项目〜7^洛伦兹力F电场力F性质磁场对在其中运动电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件®H0且"不与〃平行电场中的电荷定受到电场力作用大小F=qvB（p丄B）F=qE力方向与场方向的关系一定是F丄〃，F丄"与电荷电性无

8、关正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反应力洛伦兹力F电场力F做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力F为零时场的情况F为零,3不_定为零F为零，E—定为零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二、带电粒子在匀强磁场中的运动1.若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向平行，带电粒子以入射速度V做匀速直线运动.2.若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射