高中物理第5章磁场与回旋加速器探究洛伦兹力学案沪科版选修3-1

高中物理第5章磁场与回旋加速器探究洛伦兹力学案沪科版选修3-1内容摘要：

速直线运动，再根据牛顿第二定律分析粒子速度变化情况． 1． (对洛伦兹力公式的理解 )一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感线方向运动，现将该磁场的磁感应强度增 大一倍，则带电粒子受到的洛伦兹力 ( ) A．增大两倍 B．增大一倍 C．减小一半 D．依然为零 答案 D 解析 本题考查了洛伦兹力的计算公式 F＝ qvB，注意公式的适用条件．若粒子速度方向与磁场方向平行，洛伦兹力为零，故 A、 B、 C 错误， D 正确． 2． (带电粒子在磁场中的圆周运动 )在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又垂直进入另一磁感应强度是原来的磁感应强度 2 倍的匀强磁场，则 ( ) A．粒子的速率加倍，周期减半 B．粒子的速率不变，轨道半径减半 C．粒子的速率减半，轨道半径为原来的四分之一 D．粒 子的速率不变，周期减半 答案 BD 解析 洛伦兹力不改变带电粒子的速率， A、 C错．由 r＝ mvqB， T＝ 2πmqB 知：磁感应强度加倍时，轨道半径减半、周期减半，故 B、 D 正确． 3． (带电物体在匀强磁场中的运动 )光滑绝缘杆与水平面保持 θ 角，磁感应强度为 B 的匀强磁场充满整个空间，一个带正电 q、质量为 m、可以自由滑动的小环套在杆上，如图 7 所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为 ________． 图 7 答案 mgcos θqB 解析 以带电小环为研究对象，受力如图． F＝ mgcos θ， F＝ qvB， 解得 v＝ mgcos θqB . 题组一 对洛伦兹力方向的判定 1．在以下几幅图中，对洛伦兹力的方向判断正确的是 ( ) 答案 ABD ，进入如图 1所示的磁场，分离为 3 三束，则下列判断正确的是 ( ) 图 1 A． 1 带正电 B． 1 带负电 C． 2 不带电 D． 3 带负电 答案 ACD 解析 根据左手定则，带正电的粒子左偏，即 1；不偏转说明不带电，即 2；带负电的粒子向右偏，即 3，因此答案为 A、 C、 D. 3．一长方形金属块放在匀强磁场中，将金属块通以电流，磁场方向和电流方向如图 2 所示，则金属块两表面 M、 N 的电势高低情况是 ( ) 图 2 A． φM＝ φN B． φM＞ φN C． φM＜ φN D．无法比较 答案 C 解析 金属导体导电时是自由电子定向移动，导体处于磁场中，定向移动的自由电子受到洛伦兹力向 M 表面偏转，则在 N 表面积累正电荷，故 φMφN，故 C 正确． 题组二 对洛伦兹力特点及公式的应用 4．一个运动电荷在某个空间里没有受到洛伦兹力的作用，那么 ( ) A．这个空间一定没有磁场 B．这个空间不一定没有磁场 C．这个空间可能有方向与电荷运动方向平行的磁场 D．这个空间可能有方向与电荷运动方向垂直的磁场 答案 BC 解析 由题意，运动电荷在某个空间里没 有受到洛伦兹力，可能空间没有磁场，也可能存在磁场，磁场方向与电荷运动方向平行．故 A错误， B、 C 正确．若磁场方向与电荷运动方向垂直，电荷一定受到洛伦兹力，不符合题意，故 D 错误．故选 B、 C. 5．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是 ( ) A．带电粒子沿电场线方向射入，则电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加 B．带电粒子垂直于电场线方向射入，则电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变 C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加 D．不管带电粒子怎样射入磁场 ，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变 答案 D 解析 带电粒子在电场中受到的电场力 F＝ qE，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，做功的正负由 θ角 (力与位移方向的夹角 )决定．对选项 A，只有粒子带正电时才成立；垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加．带电粒子在磁场中。