1、3.5运动电荷在磁场中受到的力【考纲要求】1知道什么是洛伦兹力，掌握洛伦兹力大小的推理过程。2利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。3掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。4了解电视机显像管的工作原理。【自主学习】1 什么是洛伦兹力？洛伦兹力与安培力有何关系？2. 洛伦兹力的方向有何特点？怎样判定其方向？3. 洛伦兹力的计算公式是什么？该公式是怎么推导出来的？4洛伦兹力和静电力的异同点有哪些？请列表说明。洛伦兹力静电力力的概念产生条件方向大小做功情况【考点突破】典型例题1 如图所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其
2、中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动比较它们的重力Ga、Gb、Gc的关系，正确的是()AGa最大BGb最大CGc最大 DGc最小答案C解析因带电油滴a静止，故a不受洛伦兹力作用，只受重力和静电力作用；根据平衡条件可知油滴一定带负电，设油滴带电荷量为q，则GaqE带电油滴b除受重力和竖直向上的静电力作用外，还受到竖直向下的洛伦兹力F洛，因做匀速运动，故根据平衡条件可得GbqEF洛带电油滴c除受重力和竖直向上的静电力作用外，还受到竖直向上的洛伦兹力F洛，因做匀速运动，故根据平衡条件可得GcqEF洛比较式可以看出GcGaGb，选项C正确带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力
3、及其初始状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析，当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时，带电粒子做匀速直线运动或静止.反馈训练1 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()A竖直向下沿直线射向地面B相对于预定地点，稍向东偏转C相对于预定地点，稍向西偏转D相对于预定地点，稍向北偏转典型例题2 如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球，整个装置水平匀速向右运动，垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端口飞出，则()A小球
4、带正电荷B小球从进入磁场到飞出端口前的过程中小球做类平抛运动C小球从进入磁场到飞出端口前的过程中洛伦兹力对小球做正功D小球从进入磁场到飞出端口前的过程中管壁的弹力对小球做正功思考：如何判断小球的带电性质？小球的运动轨迹是什么形状？小球受到的洛伦兹力的方向向哪？洛伦兹力是不是对小球做了功？解析小球在竖直方向上向上运动，说明洛伦兹力的一个分力的方向一定向上并且大于自身的重力，根据左手定则可以判断小球带正电；竖直方向上做匀加速运动，水平方向上做匀速运动，所以小球的合运动为类平抛运动；小球受到的洛伦兹力的方向和运动方向垂直，不做功答案ABD反馈训练2 如图所示，光滑的水平桌面放在方向竖直向下的匀强磁场
5、中，桌面上平放着一根一端开口、内壁光滑的试管，试管底部有一带电小球在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是()A小球带正电B小球运动的轨迹是抛物线C洛伦兹力对小球做正功D维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大注意：洛伦兹力的方向始终和带电粒子的运动方向垂直，带电粒子受到的洛伦兹力对粒子不做功，不会改变粒子的速度大小，只会改变粒子的速度方向。【考点巩固】一、选择题1如下图所示，磁场方向、电荷的运动方向、电荷所受洛伦兹力的方向两两垂直，则正确的是()2如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度
6、方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()A沿路径a运动 B沿路径b运动C沿路径c运动 D沿路径d运动3每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来(如图6所示，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地球北极)，在地球磁场的作用下，它将()A向东偏转B向南偏转C向西偏转 D向北偏转4如图所示是电子射线管示意图接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，则下列措施中可
7、采用的是()A加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C加一电场，电场方向沿z轴负方向 D加一电场，电场方向沿y轴正方向5如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示，现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则()A若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0B若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0C若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0D若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T06如图所示，连接两平行金属板的导线的一部分CD与另一回路的一段导线G
8、H平行且均在纸面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线受到力F的作用则()A若等离子体从右方射入，F向左B若等离子体从右方射入，F向右C若等离子体从左方射入，F向左D若等离子体从左方射入，F向右7如图所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘A，最后落到地板上设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度大小为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为x2，着地速度大小为v2.则下列结论不正确的是()Ax1x2 Bt1t2Cv1v2 Dv1和v2相等二、计算论述题8如图所示是磁流体发电机的示意
9、图，两极板间的匀强磁场磁感应强度为B0.5 T，极板间距d20 cm，如果要求该发电机的输出电压为U20 V，则离子的速率为多少？9竖直的平行金属板A、B相距d，板长为l，板间电压为U.垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场分布在两板之间，如图所示一带电荷量为q、质量为m的油滴从上方下落并从两板中央P点进入板内空间已知刚进入时静电力恰等于磁场力，最后油滴从一板的下端点离开，求油滴离开场区时速度的大小。10如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁感线垂直且水平放置的长为L的摆线，拉一质量为m、带电荷量为q的摆球试求摆球向左通过最低位置时绳上的拉力F。3.5 参考答案自主学习1洛伦兹力静电
10、力力的概念磁场对在其中的“运动”电荷的作用力电场对放入其中的电荷的作用力产生条件磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷将不受洛伦兹力电场中的电荷无论静止还是沿任何方向运动都要受到静电力方向“横向力”方向由电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，方向之间关系遵循左手定则洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向“纵向力”方向由电荷正负、电场方向决定正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反大小当vB时，FqvB当vB时，F0当v与B夹角时，FqvBsin FqE做功情况一定不做功可能做正功，可能做负功，也可能不做功反馈训练1答案B解析地球表面地磁场方向由南向北，质子带正电根据左
11、手定则可判定，质子在赤道上空竖直下落过程中受到的洛伦兹力方向向东故选B。2. 答案B解析地球表面地磁场方向由南向北，质子带正电根据左手定则可判定，质子在赤道上空竖直下落过程中受到的洛伦兹力方向向东故选B。考点巩固1.D 2. 答案B解析由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确。3. 答案A解析地球表面地磁场方向由南向北，带正电的粒子自赤道上空下落过程所受洛伦兹力可由左手定则判知向东，故A正确4. 答案B解析若加一磁场，电子受到洛
12、伦兹力的作用，亮线向下偏转，说明洛伦兹力方向向下，又因电子沿x轴正向射出，由左手定则知磁场方向应沿y轴正方向，A错，B对；若加一电场电子应受到向下的静电力作用，故电场方向沿z轴正向，C、D均错5. 答案AD 解析若磁场方向指向纸里，由左手定则可判断洛伦兹力方向与库仑力方向相反，则带负电粒子做圆周运动的向心力减小，由于半径不变，其速度减小，周期变大，故A对B错；若磁场方向指向纸外，洛伦兹力与库仑力方向相同，其速度要增大，周期变小，故C错D对6. 答案AD 解析等离子体指的是整体显电中性，内部含有等量的正、负电荷的气态离子群体当等离子体从右方射入时，正、负离子在洛伦兹力的作用下将分别向下、上偏转，
13、使上极板的电势低于下极板，从而在外电路形成由D流向C的电流，这一电流处在通电导线GH所产生的磁场中，由左手定则可知，它受到的安培力的方向向左，所以A项对，B项错；同理可分析得知C项错，D项对7.C 8. 答案200 m/s 解析等离子体以一定速度进入磁场后，在洛伦兹力作用下正离子向上极板偏转，负离子向下极板偏转，上下极板因聚集了异种电荷从而使两板之间产生电压，当离子在两极间匀速运动时，电压达到稳定此时有qqvB，得v，代入数据得v200 m/s.9. 答案 解析带电体在场区的运动轨迹和受力情况如右图所示洛伦兹力F是变力，由W=Ek，得，由题给条件，刚入场区时，E=，解得u=10. 答案3mgqB 解析由题意得FF洛mgm mgLmv 2 F洛qvB 由 联立得F3mgBq