1、精品教案探究洛倫茲力（建議用時(shí)：45分鐘）學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1 .（多選）下列說法正確的是（）A.所有電荷在電場(chǎng)中都要受到電場(chǎng)力的作用8 .所有電荷在磁場(chǎng)中都要受到洛倫茲力的作用C. 一切運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中都要受到洛倫茲力的作用D.運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中，只有當(dāng)垂直于磁場(chǎng)方向的速度分量不為零時(shí)，才受到洛倫茲力 的作用【解析】 電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力 F=qE,不管運(yùn)動(dòng)還是靜止都一樣，故 A對(duì)；而運(yùn) 動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力 F= qvB,其中v是垂直于B的分量，當(dāng)v平行于B時(shí)，電 荷不受洛倫茲力，故 B、C錯(cuò)，D對(duì).【答案】AD2 .（2016宿遷高二檢測(cè)姆遜通過對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子.如圖5-5-10所

2、示,把電子射線管（陰極射線管）放在蹄形磁鐵的兩極之間，可以觀察到電子束偏轉(zhuǎn)的方向是 （）圖 5-5-10A.向上B.向下C.向左D.向右【解析】電子束由負(fù)極向正極運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電，電子束運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的磁場(chǎng)由N極指向S極，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力方向向下.【答案】B3 .速率相同的電子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入四個(gè)不同的磁場(chǎng)，其軌跡如下圖所示，則磁場(chǎng)最可編輯強(qiáng)的是（）【解析】由qvB = m;彳導(dǎo)r = qB速率相同時(shí)，半徑越小，磁場(chǎng)越強(qiáng)，選項(xiàng) D正確.【答案】D4 . （2016 煙臺(tái)高二檢測(cè)粒子甲的質(zhì)量與電荷量分別是粒子乙的 4倍與2倍，兩粒子均 帶正電荷.讓它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中同一點(diǎn)以大小相等、 方向相反的

3、速度開始運(yùn)動(dòng). 已知磁場(chǎng)方 向垂直于紙面向里.則下列四個(gè)圖中，能正確表示兩粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的是（ ）【解析】由洛倫茲力和牛頓第二定律可得甲=叫，乙=mv,故里=2,且由左q甲Bq乙Br乙手定則對(duì)其運(yùn)動(dòng)的方向判斷可知A正確.5 .半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子（不計(jì)重力）從A點(diǎn)以速度vo垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并從B點(diǎn)射出.ZAOB= 120。如圖5-5-11所示，則該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為（）圖 5-5-113兀A.一3vo兀C.一3vo勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為確.D.3vo【解析】如圖所示由/ AOB= 120 °可知，弧AB所對(duì)圓心角 0= 6

4、0 ° ,設(shè)帶電粒子做ABR.由幾何知識(shí)知R=&r, t =v【答案】D6 .如圖5-5-12所示，a和b帶電荷量相同，以相同動(dòng)能從 A點(diǎn)射入磁場(chǎng)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑ra=2rb,則可知（重力不計(jì)）（圖 5-5-12A.兩粒子都帶正電，質(zhì)量比m a/mb = 4B.兩粒子都帶負(fù)電，質(zhì)量比ma/mb = 4C.兩粒子都帶正電，質(zhì)量比ma/mb = 1/4D.兩粒子都帶負(fù)電，質(zhì)量比ma/mb=1/4【解析】由于qa=qb、Eka=Ekb,由動(dòng)能Ek = mv2和粒子旋轉(zhuǎn)半徑 r=一二，可得m2qBr2q2B2-可見m與半徑r的平方成正比，故ma ： mb= 4 ： 1

5、,再根據(jù)左手定則判知粒子應(yīng) 2Ek帶負(fù)電，故B正確.7 . 一初速度為零的質(zhì)子（質(zhì)量m= 1.67 x 107 kg ,電荷量q= 1.6 x 109 C）,經(jīng)過電 壓為1 880 V的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為5.0 X T04 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)子所受的洛倫茲力為多大？1【解析】在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理 qU=£mv2得，2Uq質(zhì)子獲得的速率 丫 =、/"一6.0 x51m/s ,質(zhì)子受到的洛倫茲力 f=Bqv=4.8 x 107 N.【答案】 4.8 X 1017 N能力提升8 .（2013安徽財(cái)"5-5-13中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線

6、，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示.一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是（）I/ %； q%圖 5-5-13A.向上B.向下C.向左D.向右【解析】 綜合應(yīng)用磁場(chǎng)的疊加原理、左手定則和安培定則解題.由安培定則分別判斷 出四根通電導(dǎo)線在 O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，再由磁場(chǎng)的疊加原理得出O點(diǎn)的合磁場(chǎng)方向向左，最后由左手定則可判斷帶電粒子所受的洛倫茲力方向向下，故選項(xiàng)B正確.【答案】 B9 .（多選）空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖5-5-14中的正方形為其邊界.一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場(chǎng)的方向

7、從O點(diǎn)入射.這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不計(jì)重力.下列說 法正確的是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930069 :M X X X；圖 5-5-14A.入射速度不同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同B.入射速度相同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同C.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同D.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的粒子，其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大v2【解析】粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，即 qvB=m-,則r軌跡半徑r = m上，周期T=2"=紅色.由于粒子的比荷相同， 入射速度相同的粒子在磁場(chǎng)中 qBv qB的運(yùn)動(dòng)

8、軌跡一定相同，選項(xiàng)B正確.入射速度不同的粒子，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡不同，但運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能相同， 比如，速度較小的粒子會(huì)從磁場(chǎng)的左邊界飛出，都運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期，而它們的周期相同，故選項(xiàng) A錯(cuò)誤，進(jìn)而可知選項(xiàng) C錯(cuò)誤.由于所有粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相 同，故在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的，其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大，選項(xiàng) D正確.【答案】BD10 .（2014 全國(guó)卷）如圖5-5-15 ,MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于 圖平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（未畫出）.一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出，從Q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá) PQ的中點(diǎn)O.已知粒子穿越鋁板時(shí)，其動(dòng)能損失一半，速度方向和電 荷量不變，不計(jì)重力

9、.鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為（）C. 11【解析】設(shè)帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)初速度為V1,從Q點(diǎn)穿過鋁板后速度為 V2,則Eki=一21mv2, Ek2 = mv 2,由題意可知21V1Ed=2Ek2,即一mv2=mv2,貝U =2V2:21.由洛倫茲力提供向心力，即qvBmv2R，mv得 R=二， qBR1 2由題意可知一=一, R2 1B1V1R2所以一=B2V2 R1也故選項(xiàng)D正確.2【答案】 D11 .(2016杭州高二檢測(cè)圖5-5-16 所示，以ab為分界面的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向均垂直紙面向里，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 = 2B2.現(xiàn)有一質(zhì)量為 m、電荷量為+ q的粒子從O點(diǎn)沿圖示方向以速度v開始運(yùn)動(dòng)，求經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間粒子重新回到O點(diǎn)，并畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡.XXX圖 5-5-16【解析】 粒子重新回到 O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,則其運(yùn)動(dòng)軌跡為在 B1中可組成一個(gè)整圓，在 B2中是個(gè)半圓.2 7tm um 2 %mqB1 qB2 qB22 um【答案】運(yùn)動(dòng)軌跡如解析圖所示qB212.(2016杭州高二榆蒯圖5-5-17所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,寬度為d,邊界為CD和EF.一個(gè)電子從 CD邊界外側(cè) A點(diǎn)以速率V0垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)射入，入射方向與CD邊界夾角為8.已知電子的質(zhì)量為 m ,電荷量為e,為使電子能從磁場(chǎng)的另一側(cè)EF射出, 則電子的速率vo至少為多少?圖 5-5-17【解析