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3.5运动电荷在磁场中受到的力


第五节
【课标转述】

运动电荷在磁场中受到的力

探究点二:洛伦磁力的大小 1.洛伦磁力大小的公式如何推到?(仔细研读课本 P96 页并把推导过程试写到下方)

通过实验,认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。了解电子束的 磁偏转原理以及在科学技术中的应用。 【学习目标】 1、说明为什么安

培力是洛伦磁力的宏观表现 2、会用公式 F=qvB 计算洛伦磁力的大小,会用左手定则判断洛伦磁力的方向 3、解释为什么洛伦磁力对电荷不做功 4、了解电视机显像管的工作原理。 【学习过程】 探究点一:洛伦磁力的方向 1.什么是洛伦磁力? 探究点三:电视机显像管的工作原理: 构造 原理 扫描 2.洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式 。

在一般情况下,当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时,洛伦磁力 F= 思考与讨论: 洛伦磁力对带电粒子的速度有什么影响?

显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。为了与显像管的管颈贴 在一起,偏转线圈做成 。

例 3:如图 3 所示,一个带正电 q 的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度 2.洛伦兹力的方向的判断 实验:观察阴极射线在磁场中的偏转 为 B,若小带电体的质量为 m,为了使它对水平绝缘面正好无压力,应该 A.使 B 的数值增大 mg B.使磁场以速率 v= ,向上移动 qB mg D.使磁场以速率 v= ,向左移动 qB 图3

左手定则:让磁感线 所指电荷所受 的方向。

手心,四指指向

的方向,或负电荷运动的

,拇指

mg C.使磁场以速率 v= ,向右移动 qB

例 4: 单摆摆长 L,摆球质量为 m,带有电荷+q,在垂直于纸 面向里的磁感应强度为 B 的匀强磁场中摆动,当其向左、向右通过 最低点时,线上拉力大小是否相等?

例 1.试判断 P98-1 图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.并画到下方

图4 例 2:来自宇宙的电子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些电子在 进入地球周围的空间时,将( A.竖直向下沿直线射向地面 C.相对于预定点稍向西偏转 ) B.相对于预定地面向东偏转 D.相对于预定点稍向北偏转 例5:如图所示,没有磁场时电子束打在荧光屏正中的 O 点。为使电子束偏转,由安装管颈 的偏转线圈产生偏转磁场。 ⑴.如果要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的 A 点, 第1页 共8页 第2页 共8页

偏转磁场应该沿什么方向? ⑵.如果要使电子束打在 B 点,磁场应该沿什么方向 当堂达标 1. 一个电子穿过某一空间而未发生偏转,则( A.此空间一定不存在磁场 )

7. 有一匀强磁场,磁感应强度大小为 1.2T,方向由南指向北,如有一质子沿竖直向下的方 向进入磁场,磁场作用在质子上的力为 9.6×10 N,则质子射入时速为 中向 方向偏转。
-4 0 -14

,质子在磁场

8.质量为 0.1g 的小物块带有 5×10 C 的电荷,放在倾角为 30 且足够长的光滑绝缘的斜面上, 整个装臵放在磁感应强度为 0.5T 的匀强磁场中,如图所示.物块由静止下滑,滑到某个位臵时离 开斜面,求: ⑴物块带何种电荷? ⑵物块刚离开斜面时的速度多大? ⑶ 物块从静止到刚离开斜面的过程中做什么运动,斜面至少多长? 第8题

B.此空间可能有方向与电子速度平行的磁场 D.以上说法都不对

C.此空间可能有磁场 ,方向与电子速度垂直

2. 一束带电粒子沿水平方向飞过静止的小磁针的正上方,小磁针也是水平放臵,这时小磁 针的南极向西偏转,则这束带电粒子可能是( A.由北向南飞行的正离子束 C.由北向南飞行的负离子束 ) B.由南向北飞行的正离子束 D.由南向北飞行的负离子束 )

3.电子以速度 v0 垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中,则( A.磁场对电子的作用力始终不做功 C.电子的动能始终不变

B.磁场对电子的作用力始终不变 D.电子的动量始终不变 ) 9. 一种测量血管中血流速度的仪器原理图,如图所示,在动脉血管两侧分别安装电极并加磁 场,设血管直径为 2mm,磁场的磁感应强度为 0.080T,电压表测出电压为 0.01V,则血流速度大小为多少?

4.如图所示,带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是(

第4题 5.如图所示,空间有磁感应强度为 B,方向竖直向上的匀强磁场,一束电子流以初速 v 从水 平方向射入,为了使电子流经过磁场时不偏转(不计重力) ,则在磁场区域 内必须同时存在一个匀强电场,这个电场的场强大小与方向应是( A.B/v,方向竖直向上 C.Bv,垂直纸面向里 B.B/v,方向水平向左 D.Bv,垂直纸面向外 第5题 )

10.如图所示,质量 m=0.1g 的小球,带有 q=5×10 C 的正电荷,套在 一根与水平方向成θ=37°的绝缘杆上,小球可以沿杆滑动,与杆间的动摩擦因数μ=0.4,这个 装臵放在磁感应强度 B=0.5T 的匀强磁场中,求小球无初速释放后沿杆下滑的最大加速度和最大 速度。

-4

第9题

6.如图所示, 一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为 v, 若加一个垂直纸面向外的匀强磁场,并保证滑块能滑至底端,则它滑至底端 时的速率 ( A.变大 ) B.变小 C.不变 D.条件不足,无法判断

第 13 题

第6题 第3页 共8页 第4页 共8页

拓展提高 1.有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中,正确的是( A.电荷在磁场中一定受磁场力的作用 C.电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致 的磁场方向垂直 2.如果运动电荷在磁场中运动时除磁场力作用外不受其他任何力作用,则它在磁场中的运 动可能是( ) B.匀变速直线运动 D.匀变速曲线运动 )

B.电荷在电场中一定受电场力的作用 D.电荷若受磁场力,则受力方向与该处 6.如图所示,带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动,它向 左或向右运动通过最低点时 A.速度相同 C.所受洛伦兹力相同 ( ) B.加速度相同 D.轨道给它的弹力相同 第6题

A.匀速圆周运动 C.变加速曲线运动

7.两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒 子质量之比为 1:4,电荷量之比为 1:2,则两带电粒子受洛伦兹力之比为( A.2:1 B.1:1 C.1:2 D.1:4 )

3.电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内,螺线管中通以方向随时间而周期性变化的 电流,如图所示,则电子束在螺线管中做( A.匀速直线运动 C.加速减速交替的运动 )

B.匀速圆周运动 D.来回振动 ) 第3题

8.如图所示,倾角为θ的光滑绝缘斜面,处在方向垂直斜面向上的匀强磁场和方向未知的匀 强电场中,有一质量为 m、带电荷量为一 q 的小球,恰可在斜面上做匀速圆周运动、其角速度为 ω,那么,匀强磁场的磁感应强度的大小为 方向沿 。 ,未知电场的最小场强的大小为 ,

4. 带电荷量为+q 的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是( A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同 B.如果把+q 改为-q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小不变

9.质量为 m ,带电荷量为 q 的粒子,在磁感应强度为 B 的匀强磁场中做匀速圆周运动,其圆周 半径为 r,则粒子受到的洛伦兹力为 流的电流大小为 。 ,表示这个带电粒子运动而形成的环形电

C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D.粒子只受到洛伦兹力的作用.不可能做匀速直线运动 5.如图,是电视机的像管的结构示意图,荧光屏平面位于坐标平面 xoy,y 轴是显像管的纵轴线,位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电 子逸出,这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿 y 轴向十 y 方向射 第5题

10.如图所示,一个质量为 m 带正电的带电体电荷量为 q,紧贴着水平绝缘板的下表面滑动, 滑动方向与垂直纸面的匀强磁场 B 垂直,则能沿绝缘面滑动的水平速度方向________,大小 v 应不小于________,若从速度 v0 开始运动,则它沿绝缘面运动的过程中,克服摩擦力做功为 ________。

出.构成了显像管的“电子枪” 。如果没有其他力作用,从电子枪发射出的高速电子将做匀速直线 运动打到坐标原 O 使荧光屏的正中间出现一个亮点。当在显像管的管颈处的较小区域(图中 B 部 分)加沿 z 方向的磁场 (偏转磁场),亮点将偏离原点 0 而打在 x 轴上的某一点,偏离的方向和距离 大小依赖于磁场的磁感应强度 B。为使荧光屏上出现沿 x 轴的一条贯穿全屏的水平亮线(电子束 的水平扫描运动),偏转磁场的磁感应强度随时间变化的规律是图中

第 10 题 第8题

第 10 题

11. 如图所示, 带电液滴从 h 高处自由落下, 进入一个匀强电场与匀强磁场互相垂直的区域, 第5页 共8页 第6页 共8页

第5题

磁场方向垂直纸面,电场强度为 E,磁感应强度为 B,已知液滴在此区域中做匀速圆周运动,则 圆周的半径 R=________。 12.如图所示,在 xOy 平面内,电荷量为 q、质量为 m 的电子从原点 O 垂直射入磁感应强度 为 B 的匀强磁场中,电子的速度为 v0,方向与 x 轴正方向成 30°角,则 电子第一次到达 x 轴所用的时间是多少?这时电子在 x 轴的位臵距原点 的距离是多少? 第 12 题

拓展提高 1、BD 2、AC 3、A 8、 m? 9、B q r/m.
2 2

4、BD 5、A 6、B

7、C

q

mg sin ? 沿斜面向下 q

Bq /(2πm)
? 2 ? mg ? 2 ? 1 m ? v0 ? ? ? ? qB 2 ? ? qB ? ? ? ? ,

2

10、水平向右, mg 11、 R= E

2h B g 12、 t= T = ? m , x=R= mv 0 . qB 6 3qB

13、6m/s .

2

9.2m/s

13.

课后作业:

思考“问题与练习” 2、3、4

【课后反思】

第五节 磁场对运动电荷的作用力 参考答案 自主学习 1. 洛伦兹力. 2. 垂直穿入 正电荷运动 反方向 3. F=qvBsinθ 4. 不做功 改变 5. 马鞍形 同步检测 1、B;2、AD;3、A、C;4、C;5、C;6、B; 7、5×10 m/s,方向向东偏转; 8、⑴负电, ⑵3.3m/s, ⑶匀加速,1.1m; 9、625m/s 第7页 共8页 第8页 共8页


第 11 题

洛伦兹力


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