第三章 磁場(chǎng) 第五節(jié) 研究洛倫茲力習(xí)題課.ppt

1 如圖3 5 2所示是表示磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B 負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向v和磁場(chǎng)對(duì)電荷洛倫茲力F的相互關(guān)系圖 這四個(gè)圖中不正確的是 B v F兩兩垂直 圖3 5 2 答案 D 2 在圖3 5 4所示的各圖中 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B 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 并標(biāo)出洛倫茲力的方向 圖3 5 4 答案 qvB與v垂直斜面向上垂直紙面向里0qvB與v垂直斜面向上 3 如圖3 5 15所示 質(zhì)量為m的帶正電小球能沿著豎直的絕緣墻豎直下滑 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向如圖3 5 15所示 并與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直 若小球電荷量為q 球與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 則小球下滑的最大速度為 最大加速度為 圖3 5 15 來(lái)自宇宙的質(zhì)子流 以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn) 則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí) 將 A 豎直向下沿直線射向地面B 相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn) 稍向東偏移C 相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn) 稍向西偏轉(zhuǎn)D 相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn) 稍向北偏轉(zhuǎn) 例1 解析 解答本題首先要明確磁場(chǎng)的分布情況 地磁的北極在地理的南極附近 地磁的南極在地理的北極附近 同時(shí) 在應(yīng)用左手定則時(shí)還要注意粒子的電性以及運(yùn)動(dòng)方向 地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北 質(zhì)子是氫原子核 帶正電 根據(jù)左手定則可判定 原子自赤道上空豎直下落過(guò)程中受洛倫茲力方向向東 答案 B 1 如圖3 5 6所示為電視機(jī)顯像管偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖 當(dāng)線圈通以圖示的直流電時(shí) 形成的磁場(chǎng)如圖所示 一束沿著管頸軸線射向紙內(nèi)的電子將 圖3 5 6 A 向上偏轉(zhuǎn)B 向下偏轉(zhuǎn)C 向左偏轉(zhuǎn)D 向右偏轉(zhuǎn)解析 選D 磁場(chǎng)動(dòng)而電子不動(dòng)和磁場(chǎng)不動(dòng)而電子動(dòng)結(jié)果相同 都會(huì)使電子受到洛倫茲力作用 公式f qvB中v應(yīng)為相對(duì)速度 電子相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方向是垂直紙面向里 根據(jù)左手定則可判定只有選項(xiàng)D正確 如圖3 5 7所示 勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右 勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 一質(zhì)量為m 帶電荷量為q的微粒以速度v與磁場(chǎng)垂直 與電場(chǎng)成45 角射入復(fù)合場(chǎng)中恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng) 求電場(chǎng)強(qiáng)度E 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小 例2 圖3 5 7 點(diǎn)評(píng) 洛倫茲力與力學(xué)綜合應(yīng)用時(shí) 首先要對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析 畫出受力圖是解決問(wèn)題的關(guān)鍵 2 有一質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電的小球停在絕緣平面上 并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 如圖3 5 8所示 為了使小球飄離平面 勻強(qiáng)磁場(chǎng)在紙面內(nèi)移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少 方向如何 圖3 5 8 解析 當(dāng)磁場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)時(shí) 相當(dāng)于小球向右運(yùn)動(dòng) 帶正電的小球所受的洛倫茲力方向向上 當(dāng)其與重力平衡時(shí) 小球即將飄離平面 設(shè)此時(shí)速度為v 則由力的平衡可知mg qvB 所以最小速度v 由左手定則 可以判斷出小球相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樗较蛴?如圖3 5 9所示 空間存在水平向右的電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一個(gè)帶正電的小球套在細(xì)桿上 與細(xì)桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為 由靜止釋放后小球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng) 則 雙選 例3 圖3 5 9 A 小球?qū)⒆鰟蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)B 小球的加速度先增大后減小C 小球最終將做勻速運(yùn)動(dòng)D 小球?qū)⒆黾铀俣纫恢睖p小的加速運(yùn)動(dòng) 圖3 5 10 答案 BC 點(diǎn)評(píng) 洛倫茲力的突出特點(diǎn)就是與帶電小球的速度有關(guān) 當(dāng)小球的速度發(fā)生變化時(shí) 所受的洛倫茲力也隨之發(fā)生變化 而受力的變化又會(huì)反過(guò)來(lái)影響運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 表現(xiàn)為力與運(yùn)動(dòng)的 互動(dòng)性 因此分析時(shí)一定要找出變化規(guī)律 分析出最終狀態(tài) 3 如圖3 5 11所示 空間有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 質(zhì)量為m 帶電量為 q的絕緣滑塊水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng) 滑塊和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 滑塊與墻碰撞后速度為原來(lái)的一半 滑塊返回時(shí) 撤掉電場(chǎng) 恰好也做勻速直線運(yùn)動(dòng) 求原來(lái)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 圖3 5 11 如圖3 5 12所示 在平行帶電金屬板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 質(zhì)子 氘核 氚核沿平行于金屬板方向 以相同的動(dòng)能射入兩極間 其中氘核沿直線運(yùn)動(dòng) 未發(fā)生偏轉(zhuǎn) 質(zhì)子和氚核發(fā)生偏轉(zhuǎn)后射出 則 偏向正極板的是質(zhì)子 偏向正極板的是氚核 射出時(shí)動(dòng)能最大的是質(zhì)子 射出時(shí)動(dòng)能最大的是氚核 以上說(shuō)法正確的是 例4 A B C D 圖3 5 12 答案 D 點(diǎn)評(píng) 帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一定要綜合分析所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力的情況 才能作出正確的解答 4 在圖3 5 13中虛線所圍的區(qū)域內(nèi) 存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 已知從左方水平射入的電子 穿過(guò)此區(qū)域時(shí)未發(fā)生偏轉(zhuǎn) 設(shè)重力可忽略不計(jì) 則在該區(qū)域中的E和B的方向不可能是 圖3 5 13 A E和B都沿水平方向 并與電子運(yùn)動(dòng)的方向相同B E和B都沿水平方向 并與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反C E豎直向上 B垂直紙面向外D E豎直向上 B垂直紙面向里 解析 選D 2 從太陽(yáng)或其他星體放射的宇宙射線中含有高能帶電粒子 若這些粒子到達(dá)地球 將對(duì)地球上的生命帶來(lái)危害 如圖所示為地磁場(chǎng)的分布圖 關(guān)于地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線的阻擋作用 下列說(shuō)法正確的是 A 地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地面的宇宙射線的阻擋作用在南北兩極最強(qiáng)B 地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地面的宇宙射線的阻擋作用在赤道附近最強(qiáng)C 地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地面的宇宙射線的阻擋作用各處相同D 地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線無(wú)阻擋作用 3 一個(gè)單擺擺球帶正電 在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中振動(dòng) 振動(dòng)平面與磁場(chǎng)垂直 如圖所示 圖中C點(diǎn)為擺球運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn) 擺球向右運(yùn)動(dòng)和向左運(yùn)動(dòng)通過(guò)C點(diǎn)時(shí) 以下說(shuō)法中正確的是 A 受到的洛倫茲力相同B 懸線對(duì)擺球的拉力相等C 具有相同的動(dòng)能D 具有相同的速度 7 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 現(xiàn)給滑環(huán)施以一個(gè)水平向右的瞬時(shí)速度 使其由靜止開始運(yùn)動(dòng) 則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)情況不可能是 A 始終做勻速運(yùn)動(dòng)B 開始做減速運(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) 9 如圖所示 一塊通電的銅板放在磁場(chǎng)中 板面垂直磁場(chǎng) 板內(nèi)通有如圖方向的電流 a b是銅板左 右邊緣的兩點(diǎn) 則 雙選 A 電勢(shì) a bB 電勢(shì) b aC 電流增大時(shí) a b 增大D 其他條件不變 將銅板改為NaCl水溶液時(shí) 電勢(shì)結(jié)果仍然一樣 12 目前世界上正在研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī) 它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能 圖3 5 27表示出了它的發(fā)電原理 將一束等離子體 即高溫下電離的氣體 含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒 而從整體上來(lái)說(shuō)是呈電中性 噴射入磁場(chǎng) 磁