人教版高三物理磁场对运动电荷的作用 洛仑兹力

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1、高三物理磁场对运动电荷的作用洛仑兹力一.本周教学内容：磁场对运动电荷的作用——洛仑兹力实验1：观察电场、磁场对静止电荷的作用。如图1所示：电场对静止电荷有电场力作用如图2所示：磁场对静止电荷无磁力作用实验2：观察电场与磁场对运动电荷的作用。如图3所示：电场对运动电荷有电场力作用。如图4所示：磁场对运动电荷不一定有磁力作用。当v∥B时，无磁力作用。如图5所示。实验结论：磁场仅对运动电荷可能产生磁力作用：v=0，f=0v∥B，f=0v与B有夹角（不平行），f≠0，f：洛仑兹力。（一）磁场对运动电荷的作用力——洛仑兹力1.产生条件：v≠0，v

2、与B不平行（不同于电场力）2.方向：左手定则：四指——正电荷运动速度方向f⊥v，f⊥B，f垂直于v、B所决定的平面3.特性：∵f⊥v，∴洛仑兹力对电荷不做功！只改变速度方向，不改变速率（1）实验：B↑v（⊥B）↑q↑f↑（2）理论推理：如图6所示如图：导体长l，每个自由电荷电量q，自由电荷线密度n，平均定向移动速率v设：B处自由电荷经过时间t刚好通过A面，则t内，通过A的电荷总量：导体在匀强磁场B中，（B垂直于电流）受安培力。（二）带电粒子在磁场中运动例1.如图7所示，电子以v沿螺线管轴线射入（1）电荷在磁场中如何运动？解答：v∥B，f

3、=0，匀速直线（2）如图8所示，判断粒子“-q”如何运动？解答：f⊥v，改变v方向（v大小不变）变速曲线，不是圆周运动（3）如图9所示，粒子如何运动？解答：在B方向，不受力，匀速直线与v⊥方向垂直，受f大小不变，方向总与v⊥垂直____圆周则：合成后，等距螺旋运动（4）如图10所示，单摆是简谐振动吗？机械能守恒吗？解答：是简谐振动，回复力不变，f不做功，机械能守恒。问题：以上均不是匀速圆周运动，粒子在磁场中做匀速圆周运动的条件是什么？（三）带电粒子在磁场中的匀速圆周运动。条件：周期：应用：一.回旋加速器，如图12所示使高频电源的周期与粒

4、子在D形盒中运动周期相同。回旋加速器的困难：粒子能量很高时，它的运动速度接近光速，由相对论原理，这时粒子质量随速度增加而增加。不能再保证同步条件总结：洛仑兹力产生条件：v≠0，v与B不平行重要应用：带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动【模拟试题】1.带电粒子或带电质点在空中作匀速直线运动，则该空间（）A.可能只存在电场B.可能只存在磁场C.可能只存在电场和磁场D.可能既有电场又有磁场，又有重力场2.如图，所示的是磁场B、正电荷速度v和磁场对电荷作用力f三者方向的相互关系图，其中正确的是（B垂直于f与v决定的平面，B、f、v两两垂直）：3.

5、关于带电粒子在磁场中的运动，下面哪些说法是错误的（不计重力）：（）A.粒子逆着磁感线射入磁场，磁场力做负功，粒子的动能减少B.粒子垂直磁感线射入匀强磁场，其所受洛仑兹力只改变它的速度方向，不改变速度的大小，粒子将作匀速圆周运动C.无论沿任何方向射入磁场，洛仑兹力对粒子都不做功；D.粒子沿磁感线射入匀强磁场，它不受磁场力作用，做匀速直线运动。4.在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果又顺利进入另一磁感强度是原来磁感强度的2倍的匀强磁场，则：（）A.粒子的速率加倍，周期减半B.粒子速率不变，轨道半径减半C.粒子的速率减半，轨道半径变

6、为原来的1/4D.粒子速率不变，周期减半。5.如图中PQ是匀强磁场里的一片薄金属片，其平面与磁场方向平行，一个粒子从某点以与PQ垂直的速度v射出，动能是E，射出后粒子的运动轨迹如图所示，由此可以判断：（）A.粒子是在B点射出进入磁场的B.粒子是在A点射出进入磁场的C.粒子在BQ之间运动的时间较短D.粒子在场中运动时间相同6.在图中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感强度为B的匀强磁场，已知从左方水平射入的电子，穿过这区域时未发生偏转，设重力可忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是（）A.E和B都沿水平方向，并与电子运动

7、的方向相同B.E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反C.E竖直向上，B垂直纸面向外D.E竖直向上，B垂直纸面向里7.如图所示，在x轴上方有匀强电场，场强为E；在x轴下方有匀强磁场，磁感强度为B，方向如图，在x轴上有一点M，离O点距离为l，现有一带电量为+q的粒子，从静止开始释放后能经过M点，求如果此粒子放在y轴上，其坐标应满足什么关系？（重力忽略不计）8.如图为一种可用于测量电子电量e与质量m比值e/m的阴极射线管，管内处于真空状态，图中L是灯丝，当接上电源时可发出电子，A是中央有小圆孔的金属板，当L和A间加上电压时（其电压值比灯丝

8、电压大很多），电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏S上的O点，发出荧光，P1、P2为两块平行于虚直线的金属板，已知两板间距为d，在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，已知其磁感强度为B，方向垂直