2018-2019高中物理 第三章 磁場(chǎng) 3.5 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力課件 新人教版選修3-1.ppt

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1、5 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力,一、洛倫茲力的方向和大小 1.洛倫茲力： (1)定義：_________在磁場(chǎng)中所受的力。 (2)與安培力的關(guān)系：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力 是_________的宏觀表現(xiàn)。,運(yùn)動(dòng)電荷,洛倫茲力,2.洛倫茲力的方向： (1)左手定則：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂 直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)。讓_______從掌心進(jìn) 入，并使_____指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向，這時(shí)_____所指 的方向就是運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。,磁感線,四指,拇指,(2)特點(diǎn)。 ①洛倫茲力F⊥B，F(xiàn)⊥v，即F垂直于_____所決定的平 面。 ②洛倫茲力只改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，不

2、改變速度 大小，對(duì)電荷_______(選填“做功”或“不做功”)。,B與v,不做功,3.洛倫茲力的大小： (1)當(dāng)v與B成θ角時(shí)： F=_________。 (2)當(dāng)v⊥B時(shí)： F=____。 (3)當(dāng)v∥B時(shí)： F=__。,qvBsinθ,qvB,0,二、電視顯像管的工作原理 1.原理： (1)電子槍_________。 (2)電子束在磁場(chǎng)中_____。 (3)熒光屏被電子束撞擊發(fā)光。,發(fā)射電子,偏轉(zhuǎn),2.掃描：在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在_________，使得電子束打在 熒光屏上的光點(diǎn)從上向下、從左向右不斷移動(dòng)。,不斷變化,【思考辨析】 (1)電荷在磁場(chǎng)中

3、一定受到洛倫茲力的作用。 ( ) (2)僅在洛倫茲力作用下，電荷的動(dòng)能一定不會(huì)變化。 ( ) (3)用左手定則判斷洛倫茲力方向時(shí)，“四指的指向”與電荷定向運(yùn)動(dòng)方向相同。 ( ),(4)電視顯像管是靠磁場(chǎng)使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。 ( ) (5)電子束帶負(fù)電，在顯像管偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)方向相反。 ( ) (6)在顯像管中，偏轉(zhuǎn)區(qū)豎直方向的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使電子束發(fā)生水平方向的移動(dòng)。 ( ),提示：(1)。電荷在磁場(chǎng)中靜止或沿著磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電荷不會(huì)受到洛倫茲力作用。 (2)√。由于洛倫茲力方向與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，洛倫茲力不做功，所以僅在洛倫茲力作用下，電荷的動(dòng)能一定不會(huì)變化。 (3)。根據(jù)左手定則，

4、四指所指的方向?yàn)檎姾蛇\(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。,(4)√。電視顯像管中電子束是在磁場(chǎng)的洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。 (5)。電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)方向垂直。 (6)√。洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)的方向垂直，磁場(chǎng)是豎直方向，故電子束在水平方向偏轉(zhuǎn)。,【生活鏈接】 1.從宇宙深處射來(lái)的帶電粒子為什么只在地球的兩極 引起極光？ 提示：極光是高空稀薄大氣層中帶電的微粒所致，在 帶電微粒流的作用下，各種不同的氣體所發(fā)出的光也 不相同，因此就出現(xiàn)了各種不同形狀和顏色的極光，,,美麗又壯觀。地球有磁場(chǎng)，從宇宙深處射來(lái)的帶電粒子高速進(jìn)入地球大氣層后，在地磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)要受洛倫茲力的作用，這些帶電粒子螺旋運(yùn)

5、動(dòng)到地球的南北兩極與大氣中的分子碰撞，就形成了極光，所以極光總是在南北兩極出現(xiàn)。,,2.顯像管工作時(shí)，電子束是依次掃描熒光屏上各點(diǎn)，可為什么我們察覺(jué)不到熒光屏的閃爍？ 提示：這是由于眼睛的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，當(dāng)電子束掃描頻率達(dá)到人眼的臨界閃爍頻率時(shí)，由于視覺(jué)暫留的原因，人眼就感覺(jué)不到熒光屏的閃爍。,,知識(shí)點(diǎn)一 洛倫茲力的方向 探究導(dǎo)入： 如果在電子射線管上方平行于管軸放置一根載流導(dǎo)線，電流方向如圖所示。,(1)電子射線將朝什么方向偏轉(zhuǎn)？電流反向后情況如何？ (2)為什么禁止將磁鐵靠近正在播放節(jié)目的電視機(jī)？,,提示：(1)由安培定則可得導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導(dǎo)線下方垂直紙面向里。再由左手定則可得電子射線向下

6、偏。電流反向后同理可得電子射線向上偏。 (2)因?yàn)殡娨曪@像管應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理，所以當(dāng)磁鐵靠近正在播放節(jié)目的電視機(jī)時(shí)磁鐵的磁場(chǎng)會(huì)影響電子的偏轉(zhuǎn)使圖象變形。,【歸納總結(jié)】 1.判斷方法——左手定則： (1)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)：伸開(kāi)左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，大拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向。,(2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)：四指仍指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，磁感線仍然從掌心進(jìn)入，但磁感線與手掌不垂直，洛倫茲力的方向仍垂直于電荷運(yùn)動(dòng)的方向，也垂直于磁場(chǎng)方

7、向。,2.決定因素： (1)電荷的電性(正、負(fù))。 (2)速度方向。 (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。當(dāng)電性一定時(shí)，其他兩個(gè)因素決定洛倫茲力的方向，如果只讓一個(gè)反向，則洛倫茲力必定反向；如果讓兩個(gè)同時(shí)反向，則洛倫茲力方向不變。,3.洛倫茲力不做功：由于洛倫茲力始終與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，故洛倫茲力一定不對(duì)電荷做功。,【易錯(cuò)提醒】 應(yīng)用左手定則的注意事項(xiàng) (1)在用左手定則判斷運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向時(shí)，對(duì)于正電荷，四指指向電荷的運(yùn)動(dòng)方向；但對(duì)于負(fù)電荷，四指應(yīng)指向電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。不要誤以為四指總是指向電荷的運(yùn)動(dòng)方向。,(2)電荷運(yùn)動(dòng)的方向v和B不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度和速度

8、方向。,【典題通關(guān)】 【典例】(2018日照高二檢測(cè))帶電粒子(重力不計(jì))穿過(guò)飽和蒸汽時(shí)，在它經(jīng)過(guò)的路徑上飽和蒸汽便凝成小液滴，從而顯示了粒子的徑跡，這是云室的原理，如圖所示是云室中拍攝的照片，云室中加了垂直于照片向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)①，圖中Oa、Ob、Oc、Od是從O點(diǎn)發(fā)出的四種粒子的徑跡②，下列說(shuō)法中正 確的是 ( ),A.四種粒子都帶正電 B.四種粒子都帶負(fù)電 C.打到a、b點(diǎn)的粒子帶正電 D.打到c、d點(diǎn)的粒子帶正電,【審題關(guān)鍵】,【正確解答】選D。由左手定則知打到a、b點(diǎn)的粒子帶負(fù)電，打到c、d點(diǎn)的粒子帶正電，D正確。,【過(guò)關(guān)訓(xùn)練】 1.(多選)如圖為顯像管原理示意圖，電子束經(jīng)電子槍加速

9、后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。若要使電子束打在熒光屏上位置由O逐漸向A移動(dòng)，則 ( ),A.在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，洛倫茲力對(duì)電子束做正功 B.在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，電子束做勻加速曲線運(yùn)動(dòng) C.偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)逐漸變大 D.偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向應(yīng)垂直于紙面向外,【解析】選C、D。在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，洛倫茲力不做功，A錯(cuò)誤；在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，加速度的方向要指向圓心，即加速度方向時(shí)刻改變，故電子束做變加速曲線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；電子束打在熒光屏上的OA之間，即電子受向上偏左的洛倫茲力，由左手定則可知磁場(chǎng)強(qiáng)度垂直紙面向外，電子束打在熒光屏上的位置由中心O逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，電子偏轉(zhuǎn)角度越來(lái)越大，由f=qv

10、B知，B逐漸變大，故C、D正確。,2.長(zhǎng)方體金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有電流通過(guò)金屬塊，如圖所示，則下面說(shuō)法正確的是 ( ),A.金屬塊上下表面電勢(shì)相等 B.金屬塊上表面電勢(shì)高于下表面電勢(shì) C.金屬塊上表面電勢(shì)低于下表面電勢(shì) D.無(wú)法比較兩表面的電勢(shì)高低,,【解析】選C。由左手定則知自由電子所受洛倫茲力方向向上，即自由電子向上偏，所以上表面電勢(shì)比下表面電勢(shì)低。C正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.(多選)帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用。下列表述正確的是 ( ) A.洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功 B.洛倫茲力改變帶電粒子的動(dòng)能 C.洛倫茲力不改變帶電粒子的速度大小 D.洛倫茲力改變帶電粒子的速

11、度方向,【解析】選C、D。洛倫茲力的方向始終與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，始終不做功，所以洛倫茲力不改變粒子的動(dòng)能，即不改變粒子的速度大小，但洛倫茲力改變粒子的速度方向，綜上所述，選項(xiàng)C、D正確。,2.如圖所示，將一陰極射線管置于一通電螺線管的正上方且在同一水平面內(nèi)，則陰極射線將 ( ) A.向外偏轉(zhuǎn) B.向里偏轉(zhuǎn) C.向上偏轉(zhuǎn) D.向下偏轉(zhuǎn),【解析】選A。由安培定則可知通電螺線管在陰極射線管處磁場(chǎng)方向豎直向下，陰極射線帶負(fù)電，結(jié)合左手定則可知其所受洛倫茲力垂直于紙面向外。,知識(shí)點(diǎn)二 洛倫茲力的大小 探究導(dǎo)入： 如圖所示，電荷q以速度v進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 當(dāng)它的速度方向與磁場(chǎng)方向的夾角為θ時(shí)：

12、 (1)電荷所受的洛倫茲力多大？是qvB嗎？ (2)若不是，洛倫茲力應(yīng)該多大？怎樣求得的？,提示：(1)由于此時(shí)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)的方向不垂直，故電荷的洛倫茲力大小不是qvB。 (2)將電荷的速度向平行和垂直磁場(chǎng)方向分解為v1和v2，如圖所示。由于沿磁場(chǎng)方向的速度v1不產(chǎn)生洛倫茲力，故電荷的洛倫茲力就等于沿垂直于磁場(chǎng)方向的v2產(chǎn)生的洛倫茲力qv2B=qvBsinθ。,【歸納總結(jié)】 1.推導(dǎo)洛倫茲力公式：設(shè)有一段長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。,(1)根據(jù)電流

13、的定義式可知通電導(dǎo)線中的電流I= =nqSv。 (2)通電導(dǎo)線所受的安培力F安=BIL=B (nqSv)L。 (3)這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)N=nSL。 (4)每個(gè)電荷所受的洛倫茲力F洛= =qvB。,2.對(duì)公式的理解： (1)適用條件：運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，當(dāng)v=0時(shí)，F(xiàn)洛=0，即相對(duì)磁場(chǎng)靜止的電荷不受洛倫茲力作用。,(2)B、v夾角對(duì)洛倫茲力的影響。 ①當(dāng)θ=90時(shí)，v⊥B，sin θ=1，F(xiàn)洛=qvB，即運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)垂直時(shí)，洛倫茲力最大。 ②當(dāng)v∥B時(shí)，θ=0，sin θ=0，F(xiàn)洛=0，即運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)平行時(shí)，不受洛倫茲力。 ③若不垂直，F(xiàn)洛=qvBsin θ。,3.洛倫

14、茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系： (1)區(qū)別。 ①洛倫茲力是指單個(gè)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子所受到的磁場(chǎng)力，而安培力是指通電直導(dǎo)線所受到的磁場(chǎng)力。 ②洛倫茲力恒不做功，而安培力可以做功。,(2)聯(lián)系。 ①安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋。 ②大小關(guān)系：F安=NF洛(N是導(dǎo)體中定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù))。 ③方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進(jìn)行判斷。,,4.洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較：,【易錯(cuò)提醒】 (1)運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力作用的位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零，但電荷不受電場(chǎng)力作用的位置，電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零。 (2)洛倫茲力在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一般是變力，而電場(chǎng)力在勻強(qiáng)電場(chǎng)中是恒力。,【典題通關(guān)

15、】 【典例】如圖所示，運(yùn)動(dòng)電荷電荷量為q=210-8 C，電性已在圖中標(biāo)明，運(yùn)動(dòng)速度v=4105 m/s，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5 T，則三個(gè)電荷受到的洛倫茲力分別為多大？,【正確解答】對(duì)于A、B，雖電荷電性不同，速度方向也不同，但速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都垂直，據(jù)F=qvB得 F=210-841050.5 N=410-3 N。 對(duì)C，v沿垂直于B方向的分量為v′=vcos30,所受洛倫茲力大小則為 F=qv′B=210-84105cos300.5 N =3.510-3 N。 答案：410-3 N 410-3 N 3.510-3N,【過(guò)關(guān)訓(xùn)練】 在下列各圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B

16、，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q。試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向。,【解析】(1)因?yàn)関⊥B，所以F=qvB，方向與v垂直斜 向左上方。 (2)v與B的夾角為30，將v分解成垂直磁場(chǎng)的分量和 平行磁場(chǎng)的分量，v⊥=vsin 30，F(xiàn)=qvBsin 30= qvB，方向垂直紙面向里。 (3)由于v與B平行，所以不受洛倫茲力。 (4)v與B垂直，F(xiàn)=qvB，方向與v垂直斜向左上方。,答案：(1)qvB 垂直v斜向左上方 (2) qvB 垂直紙面向里 (3)不受洛倫茲力 (4)qvB 垂直v斜向左上方,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1. 如圖所示，空間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)

17、磁場(chǎng)，電場(chǎng)的方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直紙面向 里，一帶電油滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說(shuō)法正 確的是 ( ),A.若撤去磁場(chǎng)，P可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B.若撤去電場(chǎng)，P一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C.若給P一初速度，P可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) D.若給P一初速度，P一定做曲線運(yùn)動(dòng),【解析】選C。若撤去磁場(chǎng)，油滴在重力和電場(chǎng)力作用下仍處于平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)；若撤去電場(chǎng)，P在重力作用下豎直向下加速，同時(shí)P又受到洛倫茲力作用，而洛倫茲力垂直速度方向，故P做曲線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)；若所給初速度方向與磁場(chǎng)方向平行，油滴只受重力和電場(chǎng)力作用處于平衡狀態(tài)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，否則做曲線運(yùn)動(dòng)，故C對(duì)，D錯(cuò)。,2.兩個(gè)完全相同的帶等量正

18、電荷的小球a和b，從同一高度自由落下，分別穿過(guò)高度相同的水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，然后再落到地面上，設(shè)兩球運(yùn)動(dòng)所用的總時(shí)間分別為ta、tb，則 ( ) A.ta=tb B.ta>tb C.ta

19、向也發(fā)生變化，不再沿水平方向。如圖所示為小球在磁場(chǎng)中某一位置時(shí)的受力圖，從圖中可以看出洛倫茲力F洛的豎直分量F1會(huì)影響小球豎直方向的運(yùn)動(dòng)，使豎直下落的加速度減小(小于g)，故其下落的時(shí)間tb大于沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)小球自由下落的總時(shí)間t。綜上所述，ta

20、錯(cuò)誤，B正確；安培力實(shí)際上是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，它可以對(duì)通電導(dǎo)體做功，但洛倫茲力不能對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功，D正確。,4.關(guān)于電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的說(shuō)法中，正確的是 ( ) A.電荷在磁場(chǎng)中一定受洛倫茲力作用 B.電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力作用 C.電荷所受電場(chǎng)力方向一定與該處電場(chǎng)方向一致 D.電荷所受的洛倫茲力不一定與磁場(chǎng)方向垂直,【解析】選B。只有運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向與磁 場(chǎng)不平行時(shí)，帶電粒子才受到洛倫茲力作用，若電荷 靜止或者電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)平行時(shí)，都不受洛倫 茲力作用，A錯(cuò)誤；電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力作 用，B正確；正電荷受到的電場(chǎng)力方向與該處電場(chǎng)方 向一致，負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力方

21、向與該處電場(chǎng)方向相,反，C錯(cuò)誤；電荷所受的洛倫茲力方向一定與磁場(chǎng)方 向垂直，也與速度方向垂直，但B與v不一定垂直，D錯(cuò)誤。,知識(shí)點(diǎn)三 帶電體在洛倫茲力作用下的運(yùn)動(dòng) 探究導(dǎo)入： 如圖所示，帶電小球平行于電場(chǎng)，在正交 的勻強(qiáng)電場(chǎng)(未畫(huà)出)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做直線 運(yùn)動(dòng)。 (1)小球做變速運(yùn)動(dòng)還是勻速運(yùn)動(dòng)？為什么？ (2)小球受幾個(gè)力作用？它們之間存在什么關(guān)系？,提示：(1)小球的重力、電場(chǎng)力的合力恒定，由于小球做直線運(yùn)動(dòng)，此合力沿垂直速度方向的分量也恒定，且與洛倫茲力大小相等，方向相反。若小球速度大小變化，則洛倫茲力F大小變化，則重力、電場(chǎng)力的合力沿垂直速度方向的分量不能再與洛倫茲力抵消，小球會(huì)做曲線運(yùn)

22、動(dòng)，這與它的運(yùn)動(dòng)情況矛盾。故小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)。,(2)小球受重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力三個(gè)力。由于小球做勻速運(yùn)動(dòng)，三個(gè)力均為恒力，且合力為零。任一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力大小相等，方向相反。,【歸納總結(jié)】 1.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)的兩種情景： (1)速度方向與磁場(chǎng)平行，不受洛倫茲力作用，可做勻速直線運(yùn)動(dòng)也可在其他力作用下做變速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)速度方向與磁場(chǎng)不平行，且洛倫茲力外的各力均為恒力，若軌跡為直線則必做勻速直線運(yùn)動(dòng)。帶電粒子所受洛倫茲力也為恒力。,2.速度選擇器： (1)如圖所示，帶電粒子所受重力可忽略不計(jì)，粒子在兩板間同時(shí)受到電場(chǎng)力和洛倫茲力，只有當(dāng)二力平衡時(shí)，粒子才不發(fā)生偏

23、轉(zhuǎn)，沿直線從兩板間穿過(guò)。,(2)粒子受力特點(diǎn)。 ①不計(jì)重力。 ②同時(shí)受方向相反的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力作用。 (3)粒子勻速通過(guò)速度選擇器的條件：速度選擇器兩極 板間距離極小，粒子稍有偏轉(zhuǎn)，即打到極板上。只有 電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，即qE=qvB，v= 時(shí)，粒子 才能沿直線勻速通過(guò)。,(4)速度選擇器的特點(diǎn)。 ①速度選擇器對(duì)正、負(fù)電荷均適用。 ②速度選擇器中的E、B的大小和方向都具有確定的關(guān)系，改變其中任意一項(xiàng)，所選速度都會(huì)發(fā)生變化。,③通過(guò)速度選擇器的粒子的速度大小和方向都是確定的，如果圖中粒子從右側(cè)進(jìn)入會(huì)受到相同方向的電場(chǎng)力和洛倫茲力而打到板上。所以速度選擇器選擇的是速度而不是速率。 ④從功的角

24、度看，由于帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)力及磁場(chǎng)力方向垂直，故電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力都對(duì)運(yùn)動(dòng)粒子不做功。,磁流體發(fā)電機(jī) B板是發(fā)電機(jī)正極，兩極板間能達(dá)到的最大電勢(shì)差U=Bdv。,【典題通關(guān)】 【典例】質(zhì)量為0.1 g的小物塊，帶有510-4 C的電荷量，放在傾角為30的絕緣光滑斜面上，整個(gè)斜面置于0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖所示，物塊由靜止開(kāi)始下滑，滑到某一位置時(shí)，物塊開(kāi)始離開(kāi)斜面(設(shè)斜面足夠長(zhǎng)，g取10 m/s2)問(wèn)：,(1)物塊帶電性質(zhì)如何？ (2)物塊離開(kāi)斜面時(shí)的速度為多少？ (3)物塊在斜面上滑行的最大距離是多少？,【正確解答】(1)由左手定則可知，物塊帶負(fù)電荷。 (2)當(dāng)物塊離開(kāi)斜面時(shí)，

25、物塊對(duì)斜面壓力為0，受力如圖所示， 則qvB-mgcos30=0，解得v=3.46 m/s。,(3)由動(dòng)能定理得：mgsin30L= mv2，解得物塊 在斜面上滑行的最大距離L=1.2 m。 答案：(1)負(fù)電 (2)3.46 m/s (3)1.2 m,【規(guī)律方法】解決在洛倫茲力作用下帶電體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路 (1)正確的受力分析，除重力、彈力、摩擦力外，要特別注意洛倫茲力的分析。 (2)正確分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，找出物體的速度、位置及其變化特點(diǎn)，分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 (3)恰當(dāng)靈活地運(yùn)用力學(xué)中的定理、定律。學(xué)會(huì)把“電學(xué)”問(wèn)題“力學(xué)”化。,【過(guò)關(guān)訓(xùn)練】 1.一個(gè)帶正電荷的粒子(重力不計(jì))，穿過(guò)圖中相互垂

26、直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，恰能沿直線運(yùn)動(dòng)，則欲使粒子向上偏轉(zhuǎn)應(yīng)采用的辦法是 ( ),A.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 B.增大粒子質(zhì)量 C.減小粒子的入射速度 D.增大電場(chǎng)強(qiáng)度,【解析】選A。開(kāi)始時(shí)粒子恰能做直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力向下，洛倫茲力向上，合力為零，故qE=qvB；增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，則向上的洛倫茲力增大，合力向上，向上偏轉(zhuǎn)，故A正確；增加質(zhì)量，則電場(chǎng)力與洛倫茲力都不變，合力為0，做直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；減小入射速度，則洛倫茲力減小，電場(chǎng)力不變，合力向下，向下偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤；增大電場(chǎng)強(qiáng)度，則電場(chǎng)力增大，洛倫茲力不變，合力向下，向下偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。,2.質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒，以速度v與水平方向成45

27、角進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)同時(shí)存在的空間，如圖所示，微粒在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)的共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求： (1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，該帶電粒子帶何種電荷。 (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。,【解析】(1)微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受合力為零。 可知，帶電粒子帶正電荷。分析微粒的受力情況， 如圖所示 qE=mg，則電場(chǎng)強(qiáng)度E=,(2)由于微粒所受合力為零，則 qvB= mg，所以 B= 答案：(1) 正電荷 (2),【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.如圖所示，一束電子流沿管的軸 線進(jìn)入螺線管，忽略重力，電子在 管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是 ( ) A.當(dāng)從a端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B.當(dāng)從b端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線

28、運(yùn)動(dòng) C.不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng) D.不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),【解析】選C。通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)在通電螺線管內(nèi)部磁感線的方向與螺線管的軸線平行，所以電子沿軸線進(jìn)入螺線管不受洛倫茲力作用，故選項(xiàng)C正確。,2.(多選)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下，磁場(chǎng)中有光滑的水平桌面，在桌面上平放著內(nèi)壁光滑、底部有帶電小球的試管。在水平拉力F的作用下，試管向右勻速運(yùn)動(dòng)，帶電小球能從試管口處飛出，則 ( ),A.小球帶負(fù)電 B.小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線 C.洛倫茲力對(duì)小球做正功 D.維持試管勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)逐漸增大,【解析】選B、D。由左手定則可判斷小球帶正電，A錯(cuò)誤；

29、洛倫茲力與速度方向總是垂直，洛倫茲力對(duì)小球不做正功，C錯(cuò)誤；洛倫茲力在F反方向上的分量逐漸增大，故維持試管勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)逐漸增大，D正確；沿試管方向洛倫茲力的分量不變，小球沿試管勻加速運(yùn)動(dòng)，小球向右勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)沿試管勻加速運(yùn)動(dòng)，軌跡為拋物線，B也正確。故該題正確答案為B、D。,【拓展例題】考查內(nèi)容 洛倫茲力作用下物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析 【典例】(多選) 如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的滑環(huán)套在水平且足夠長(zhǎng)的粗糙的絕緣桿上，整個(gè)裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中?，F(xiàn)給滑環(huán)施以一個(gè)水平向右的瞬時(shí)速度，使其由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)情況可能是 ( ),A.始終做勻速運(yùn)動(dòng) B.先做減速運(yùn)動(dòng)，最后靜止于桿上 C.先做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng) D.先做減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng),【正確解答】選A、B、D。帶電滑環(huán)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)所受洛倫茲力方向向上，其大小與滑環(huán)初速度大小有關(guān)。由于滑環(huán)初速度的大小未具體給出，因而洛倫茲力與滑環(huán)重力可出現(xiàn)三種不同的關(guān)系： (1)當(dāng)開(kāi)始時(shí)洛倫茲力等于重力，滑環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng)，A正確。,(2)當(dāng)開(kāi)始時(shí)洛倫茲力小于重力，滑環(huán)將做減速運(yùn)動(dòng)，最后停在桿上，B正確。 (3)當(dāng)開(kāi)始時(shí)洛倫茲力大于重力，滑環(huán)所受的洛倫茲力隨速度減小而減小，滑環(huán)與桿之間的擠壓力將逐漸減小，因而滑環(huán)所受的摩擦力減小，當(dāng)擠壓力為零時(shí)，摩擦力為零，滑環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確。,