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1、第20讲 运动电荷在磁场中受到的力【知识总览】【考点探究】考点1洛伦兹力及其方向(c)·条目解析1.洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的力叫作洛伦兹力.2.洛伦兹力的方向(1)判定方法——左手定则掌心——磁感线垂直穿入掌心;四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;拇指——指向洛伦兹力的方向.(2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的平面(注意:洛伦兹力不做功).3.洛伦兹力的作用洛伦兹力对运动电荷不做功,只改变速度的方向,不改变速度的大小.·典型例题例1 关于洛伦兹力,下列说法中
2、正确的是( )A.带电粒子在磁场中运动时,一定受到洛伦兹力的作用B.若带电粒子经过磁场中某点时所受的洛伦兹力为零,则该点的磁感应强度一定为零C.当带电粒子的速度方向与磁场方向平行时,粒子不受洛伦兹力D.当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时,粒子不受洛伦兹力例2 图20-1中,运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是( )图20-1变式 [2019·桐乡凤鸣高中期中]如图20-2所示,美国物理学家安德森在研究宇宙射线时,在云雾室里观察到有一个粒子的径迹和电子的径迹弯
3、曲程度相同,但弯曲方向相反,从而发现了正电子,获得了诺贝尔物理学奖.下列说法正确的是( )图20-2A.弯曲的轨迹是抛物线B.电子受到电场力作用C.云雾室中的磁场方向垂直于纸面向外D.云雾室中的磁场方向垂直于纸面向里[要点总结]洛伦兹力与安培力的联系及区别(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现,二者是相同性质的力.(2)安培力可以做功,而洛伦兹力对运动电荷不做功.考点2洛伦兹力的大小·条目解析洛伦兹力的大小(1)v∥B时,洛伦兹力F=0.(θ=0°或180°)(2)v⊥B时,洛伦兹力F=qvB.(θ
4、=90°)(3)v=0时,洛伦兹力F=0.·典型例题例3 如图20-3所示,洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成.励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈,它能够在两线圈之间产生匀强磁场.玻璃泡内充有稀薄的气体,电子枪在加速电压下发射电子,电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹.若电子枪垂直于磁场方向发射电子,则给励磁线圈通电后,能看到电子束的径迹呈圆形.下列说法正确的是( )图20-3A.只增大电子枪的加速电压时,电子束的轨迹半径变大B.只增大电子枪的加速电压时,电子束的轨
5、迹半径不变C.只增大励磁线圈中的电流时,电子束的轨迹半径变大D.只增大励磁线圈中的电流时,电子束的轨迹半径不变变式 带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场,恰做匀速直线运动,如图20-4所示.若油滴质量为m,带电荷量为q,磁感应强度为B,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )图20-4A.油滴一定带正电荷,电荷量为mgv0BB.油滴一定带正电荷,比荷为v0BgC.油滴一定带负电荷,电荷量为mgv0BD.油滴带什么电荷都可以,只要满足q=mgv0B考点3科技应用背景类的磁场问题·条目解析装置原理图
6、规律速度选择器若qv0B=Eq,即v0=EB,则粒子做匀速直线运动磁流体发电机等离子体射入,受洛伦兹力而偏转,使两极板带正、负电荷,两极板间电压为U时稳定,qUd=qv0B,则U=Bdv0(续表)装置原理图规律电磁流量计UDq=qvB,则v=UDB,所以Q=vS=πDU4B霍尔元件当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差·典型例题图20-5例4 中国科学家发现了量子反常霍尔效应,杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果.如图20-5所示,金属导体厚度为h,宽度为d,当
7、磁场方向与电流方向垂直时,在导体上、下表面会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.下列说法正确的是( )A.上表面的电势高于下表面的电势B.仅增大h时,上、下表面的电势差增大C.仅增大d时,上、下表面的电势差减小D.仅增大电流I时,上、下表面的电势差减小例5 图20-6是磁流体发电机的示意图,在间距为d的平行金属板A、C间存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,两金属板通过导线与变阻器R相连,等离子体以速度v平行于两金属板射入磁场.若要减小该发电机的电动势,可采取的方法是( )图20-
8、6 A.增大dB.增大BC.减小RD.减小v第20讲 运动电荷在磁场中受到的力【考点探究】考点1 洛伦兹力及其方向(c)典型例题例1 C [解析]当粒子平行于磁场方向在磁场中运动时,粒子不受洛伦兹力作用,故A、B、D错误,C正确.例2 B [解析]根据左手定则,A中F方向应向上,B中F方向应向下,故A错误,B正确;C、D中均有v∥B,F=0,故C、D错误.变式 D [解析]云雾室中所加的是磁场,则电子所受的是洛伦兹力作用,运动的轨迹是圆弧,由图示可知,电子刚射入
