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含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精课前预习●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＝eq\f（2πr,v)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】B4.两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。2：1B.1:1C。1：2D。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】A6。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性质磁场对在其中运动电荷的作用力电场对放入其中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eq\f(1，4）B．增大为原来的4倍C．减小为原来的eq\f(1,2)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】B4。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＝<g，故小球平抛的时间将增加，落点应在A点的右侧.综合应用5．如图所示,质量为m、带电量为＋q的三个相同的带电小球A、B、C，从同一高度以初速度v0水平抛出，B球处于竖直向下的匀强电场中，C球处于垂直纸面向里的匀强磁场中，它们落地的时间分别为tA、tB、tC，落地时的速度大小分别为vA、vB、vC，则以下判断正确的是（）A．tA＝tB＝tC B．tC>tA>tBC．vB〉vA＝vC D．vA〈vB<vC【答案】BC6。(多选）如图所示,一轨道由两等长的光滑斜面AB和BC组成，两斜面在B处用一光滑小圆弧相连接，P是BC的中点,竖直线BD右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，B处可认为处在磁场中，一带电小球从A点由静止释放后能沿轨道来回运动，C点为小球在BD右侧运动的最高点,则下列说法正确的是(）A．C点与A点在同一水平线上B．小球向右或向左滑过B点时，对轨道压力相等C．小球向上或向下滑过P点时，其所受洛伦兹力相同D．小球从A到B的时间是从C到P时间的eq\r（2）倍【答案】AD【解析】小球在运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持力作用,因洛伦兹力永不做功,支持力始终与小球运动方向垂直，也不做功，即只有重力做功，满足机械能守恒,因此C点与A点等高，在同一水平线上，选项A正确；小球向右或向左滑过B点时速度等大反向，即洛伦兹力等大反向，小球对轨道的压力不等,选项B错误;同理小球向上或向下滑过P点时,洛伦兹力也等大反向,选项C错误；因洛伦兹力始终垂直BC，小球在AB段和BC段（斜面倾角均为θ)的加速度均由重力沿斜面的分力产生,大小为gsinθ,由x＝eq\f（1,2）at2得小球从A到B的时间是从C到P的时间的eq\r(2）倍，选项D正确。7。如图所示,表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是(）A．滑块受到的摩擦力不变B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D．B很大时，滑块可能静止于斜面上【答案】C8。质量为m,带电荷量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求:(1）电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷；(2）磁感应强度的大小.【答案】（1）微粒带正电（2）【解析】（1)微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受重力mg，电场力qE，洛伦兹力qvB，由此可知，微粒带正电,受力如图所示，qE＝mg，则电场强度E＝。(2）由于合力为零，则qvB＝eq\r(2）mg,所以B＝。拔高专练9。如图甲所示，某空间存在着足够大的匀强磁场，磁场沿水平方向．磁场中有A、B两个物块叠放在一起，置于光滑水平面上．物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘．在t＝0时刻,水平恒力F作用在物块B上,物体A、B由静止开始做加速度相同的运动．在物块A、B一起运动的过程中，图乙反映的可能是()．A．物块A所受洛伦兹力大小随时间t变化的关系B．物块A对物块B的摩擦力大小随时间t变化的关系C．物块A对物块B的压力大小随时间t变化的关系D．物块B对地面压力大小随时间t变化的关系【答案】CD10.如图所示，空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进