专题9-5+对洛伦兹力的理解-2018年高三物理一轮总复习名师伴学 11页

专题9.5+对洛伦兹力的理解 课前预习 ● 自我检测 ‎1．正误判断 ‎(1)洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力．(×)‎ ‎(2)粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变．(√)‎ ‎(3)运动电荷进入磁场后(无其他力作用)可能做匀速直线运动．(√)‎ ‎(4)带电粒子只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同．(×)‎ ‎(5)一个带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度的大小无关．(√)‎ ‎(6)根据周期公式T＝得出T与v成反比．(×)‎ ‎2. 下列图中，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(　　)‎ ‎【答案】 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、B对。C、D中都是v∥B，F＝0，故C、D都错。‎ ‎3. 下列关于洛伦兹力的说法中，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、方向均不变 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．粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变 ‎【答案】　B ‎4. 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 ‎【答案】C ‎【解析】 带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时，洛伦兹力F＝qvB，与电荷量成正比，与质量无关，C项正确。‎ ‎5. 初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则(　　)．‎ A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变 C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变 ‎【答案】　A ‎6. 每时每刻都有大量宇宙射线射向地球，地磁场可以改变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着十分重要的意义。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，在地磁场的作用下，它的偏转方向和所受洛伦兹力的大小，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 向西偏转，不变　‎ B. 向南偏转，不变 C. 向北偏转，减小 ‎ D. 向东偏转，增大 ‎【答案】D ‎ 课堂讲练 ● 典例分析 考点一 对洛伦兹力的理解 ‎【典例1】如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向(　　)‎ A．向上　　　　　　　　　 B．向下 C．向左 D．向右 ‎【答案】 A ‎【解析】　条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A正确。‎ ‎【反思总结】‎ ‎1．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)．‎ ‎2．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＝90°)‎ ‎(3)v＝0时，洛伦兹力F＝0.‎ ‎【跟踪短训】 ‎ ‎1. 一螺线管中通有从左向右看逆时针方向的电流，一带正电粒子沿螺线管的中心轴线从左向右运动，粒子重力不计，如图所示，则下列说法中正确的是(　　)‎ A.粒子逆着磁感线进入螺线管内，洛伦兹力做负功，粒子做减速直线运动 B.粒子顺着磁感线进入螺线管内，洛伦兹力做正功，粒子做加速直线运动 C.粒子可能在螺线管中心轴线上做往复直线运动 D.粒子不受洛伦兹力作用，做匀速直线运动 ‎【答案】　D 考点二 洛伦兹力与安培力、电场力的对比 ‎【典例2】(多选)如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电。现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则(　　)‎ A．经过最高点时，三个小球的速度相等 B．经过最高点时，甲球的速度最小 C．甲球的释放位置比乙球的高 D．运动过程中三个小球的机械能均保持不变 ‎【答案】 CD ‎【解析】　设磁感应强度为B，圆形轨道半径为r，三个小球质量均为m，它们恰好通过最高点时的速 ‎【反思总结】‎ ‎ 1．洛伦兹力的特点 ‎(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即洛伦兹力永不做功。‎ ‎(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化。‎ ‎(3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向。‎ ‎2．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，都是磁场力。‎ ‎(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。‎ ‎3．洛伦兹力与电场力的比较 对应力 内容 比较项目 洛伦兹力F 电场力F 性质 电场对放入其中电荷的作用力 磁场对在其中运动电荷的作用力 产生条件 v≠0且v不与B平行 电场中的电荷一定受到电场力作用 大小 F＝qvB(v⊥B)‎ F＝qE 力方向与场方向的关系 一定是F⊥B，F⊥v 正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反 做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功、负功，也可能不做功 力F为零时场的情况 F为零，B不一定为零 F为零，E一定为零 作用效果 只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小 既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向 ‎【跟踪短训】‎ ‎2．如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动．下列说法中正确的是(　　)‎ A．微粒一定带负电 B．微粒的动能一定减小 C．微粒的电势能一定增加 D．微粒的机械能不变 ‎【答案】　A 课后巩固 ● 课时作业 基础巩固 ‎1．在匀强磁场中，一带电粒子沿着垂直磁感应强度的方向运动．现将该磁场的磁感应强度增大为原来的2倍，则该带电粒子受到的洛伦兹力(　　)‎ A．变为原来的 B．增大为原来的4倍 C．减小为原来的 D．增大为原来的2倍 ‎【答案】D ‎【解析】 据洛伦兹力表达式F洛＝qvB知，选项D正确。‎ ‎2．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是(　　)‎ A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动 B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动 C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动 D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动 ‎【答案】C ‎【解析】 不管通有什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变。‎ ‎3．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 ‎【答案】 B ‎4. 如图所示，在竖直绝缘的平台上，一个带正电的小球以水平速度v0抛出，落在地面上的A点，若加一垂直纸面向里的匀强磁场，则小球的落点(　　)‎ A．仍在A点 B．在A点左侧 C．在A点右侧 D．无法确定 ‎【答案】 C ‎ ‎【解析】　　洛伦兹力虽不做功，但可以改变小球的运动状态(改变速度的方向)，小球做曲线运动，在运动中任一位置受力如图所示，‎ 小球受到了斜向上的洛伦兹力的作用，小球在竖直方向的加速度ay＝tA>tB C．vB>vA＝vC D．vAEk2＝Ek3　　 D．Ek1＝Ek2