高中物理人教版 (2019)選擇性必修第二冊2 磁場對運動電荷的作用力學(xué)案設(shè)計-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

磁場對運動電荷的作用力 1．知道通電導(dǎo)線受到的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。 2．會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對帶電粒子不做功。 3．會推導(dǎo)洛倫茲力的公式F＝qvB，并掌握其適用條件。 4．了解電視顯像管的工作原理。知識點一　洛倫茲力的方向 [情境導(dǎo)學(xué)] 如圖所示，陰極射線管發(fā)出的高速電子流，電子由陰極向陽極運動(向右運動)過程中，不加磁場時電子的徑跡不變，為什么加了如圖所示的磁場后電子在運動過程中向下偏轉(zhuǎn)？提示：不加磁場時電子不受磁場的力的作用，加上磁場后電子受到磁場的力的作用向下偏轉(zhuǎn)。該力的方向由磁場方向和電子運動的方向共同決定。 [知識梳理] 1．洛倫茲力的定義運動電荷在磁場中受到的力稱為洛倫茲力。 2．洛倫茲力的方向 (1)判斷方法：左手定則。 (2)左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向eq \a\vs4\al(正)電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向，如圖所示。負電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。 [初試小題] 1．判斷正誤。 (1)洛倫茲力一定與電荷運動方向垂直。(√) (2)正電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場方向相同，負電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場方向相反。(×) (3)磁場對運動電荷的作用力方向與磁場方向有關(guān)。(√) (4)判斷電荷所受洛倫茲力的方向時應(yīng)同時考慮電荷的電性。(√) 2．[多選]一帶電粒子(重力不計，圖中已標明粒子所帶電荷的正負)進入磁場中，下列關(guān)于磁場方向、速度方向及帶電粒子所受的洛倫茲力方向的標示正確的是(　　) 解析：選AB　帶負電的粒子向右運動，掌心向紙外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項A正確；帶正電的粒子向下運動，掌心向紙里，四指所指的方向向下，大拇指的方向向左，選項B正確；帶正電粒子的運動方向與磁感線平行，此時不受洛倫茲力的作用，選項C錯誤；帶負電的粒子向右運動，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項D錯誤。知識點二　洛倫茲力的大小 [情境導(dǎo)學(xué)] 處在同一勻強磁場中的某一帶電粒子，如果按下面三種運動方向運動，如圖所示，其所受洛倫茲力的大小是否相同？提示：同一粒子按上述三種不同的運動方向運動，所受的洛倫茲力大小不同。 [知識梳理] 1．電荷量為q的粒子以速度v運動時，如果速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，則F＝qvB。 2．當電荷沿磁場方向運動(即v與B的夾角θ＝0或v∥B)時，F(xiàn)＝eq \a\vs4\al(0)。 3．當電荷運動的方向與磁場的方向夾角為θ時，F(xiàn)＝qvBsin_θ。 [初試小題] 1．判斷正誤。 (1)電荷運動的速度越大，它所受的洛倫茲力一定也越大。(×) (2)運動電荷在磁場中一定受洛倫茲力。(×) (3)運動電荷的速度方向可以與磁感應(yīng)強度方向不垂直。(√) (4)同一電荷，以相同大小的速度進入磁場，速度方向不同時，洛倫茲力的大小也可能相同。(√) 2．[多選]在如圖所示的各圖中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q，則下列各圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小表達正確的是(　　) A．圖(1)中洛倫茲力大小為qvBsin 30° B．圖(2)中洛倫茲力大小為qvBsin 30° C．圖(3)中洛倫茲力大小為0 D．圖(4)中洛倫茲力大小為qvB 解析：選BCD　圖(1)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，A錯誤。圖(2)中v與B的夾角為30°，所以洛倫茲力大小為qvBsin 30°，B正確。圖(3)中v∥B，所以洛倫茲力大小為零，C正確。圖(4)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，D正確。知識點三　電子束的磁偏轉(zhuǎn) [情境導(dǎo)學(xué)] 從圖中可以看出，沒有磁場時電子束打在熒光屏正中的O點。為使電子束偏轉(zhuǎn)，由安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場。 (1)要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？ (2)要使電子束打在B點，磁場應(yīng)該沿什么方向？ (3)要使電子束打在熒光屏上的位置由B點逐漸向A點移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？提示：(1)偏轉(zhuǎn)磁場方向垂直紙面向外。 (2)偏轉(zhuǎn)磁場方向垂直紙面向里。 (3)偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度先垂直紙面向里逐漸減小至零，再垂直紙面向外逐漸增大。 [知識梳理] 1．顯像管的構(gòu)造：電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈和熒光屏。 2．顯像管的原理 (1)電子槍發(fā)射電子。 (2)電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)。 (3)熒光屏被電子束撞擊發(fā)光。 3．掃描：在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點不斷移動，這在顯示技術(shù)中叫作掃描。 [初試小題] 1．判斷正誤。 (1)電子槍的作用是發(fā)射高速電子。(√) (2)偏轉(zhuǎn)線圈的作用是產(chǎn)生恒定磁場。(×) (3)顯像管中偏轉(zhuǎn)線圈中的電流恒定不變時，電子打在熒光屏上的光點是不動的。(√) (4)顯像管中的電子束受水平、豎直兩個方向的磁場作用。(√) 2．電視顯像管發(fā)射電子，在加速電場中被加速后進入偏轉(zhuǎn)磁場，在偏轉(zhuǎn)磁場的作用下，電子束在熒光屏上掃描。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍，叫作一場，電視機中每秒要進行50場掃描，加上人眼的“視覺暫留效應(yīng)”，所以我們感到整個熒光屏都在發(fā)光。不加磁場時電子束將通過O點而打在屏幕的中心M點。為了使屏幕上出現(xiàn)一條以M為中心的亮線PQ，偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律應(yīng)是下列選項中的(　　) 解析：選B　由題意知，要想得到以M為中點的亮線PQ，則電子束既要向上偏轉(zhuǎn)，又要向下偏轉(zhuǎn)，所以磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化時，應(yīng)有方向改變，故C、D錯誤；A項中磁感應(yīng)強度大小一定，則電子束受到的洛倫茲力大小相同，偏轉(zhuǎn)量也相同，向同一方向偏轉(zhuǎn)的電子都打到同一點，不能得到連續(xù)的亮線，故A錯誤；利用排除法，可知B正確。洛倫茲力的方向 [問題探究] 地磁場是地球的衛(wèi)士，它能有效地防止宇宙射線射向地球。假設(shè)有一束帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來，那么它是如何起到保護地球的作用呢？提示：由于地磁場的作用，使帶正電的宇宙射線粒子相對于預(yù)定地點向東偏轉(zhuǎn)。 [要點歸納] 1．決定洛倫茲力方向的因素電荷的電性(正、負)、速度方向、磁感應(yīng)強度的方向是決定洛倫茲力方向的三個因素。 2．F、B、v三者方向間的關(guān)系電荷運動方向和磁場方向間沒有因果關(guān)系，兩者關(guān)系是不確定的。電荷運動方向和磁場方向確定洛倫茲力方向，F(xiàn)⊥B，F(xiàn)⊥v，即F垂直于B和v所決定的平面。 3．洛倫茲力不做功由于洛倫茲力方向始終與電荷運動的方向垂直，故洛倫茲力對運動電荷不做功，它只改變電荷速度的方向，不改變電荷速度的大小。 [例題1]　在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則電子將(　　) A．向上偏轉(zhuǎn)　　　　　　 B．向下偏轉(zhuǎn) C．向紙里偏轉(zhuǎn) D．向紙外偏轉(zhuǎn) [解析]　根據(jù)安培定則，直導(dǎo)線下方的磁場方向垂直于紙面向里，而電子運動方向由左向右，由左手定則知，電子受到向下的洛倫茲力，電子將向下偏轉(zhuǎn)，故選項B正確。 [答案]　B 在應(yīng)用左手定則時，首先要判斷運動的帶電粒子所帶的電性，若帶正電，四指所指的方向與粒子運動方向一致；若帶負電，四指所指的方向與粒子運動方向相反?！　　　? [針對訓(xùn)練] 1．在下列四個選項中，正確標明了帶正電粒子所受洛倫茲力F方向的是(　　) 解析：選D　根據(jù)左手定則可知，A項中洛倫茲力方向應(yīng)該垂直紙面向里，故A錯誤；B項中洛倫茲力方向應(yīng)該是垂直紙面向外，故B錯誤；C項中洛倫茲力方向應(yīng)該豎直向下，故C錯誤；D項中洛倫茲力方向應(yīng)該豎直向上，故D正確。 2．一束混合粒子流從一發(fā)射源射出后，進入如圖所示的磁場，分離為1、2、3三束粒子流，則下列選項不正確的是(　　) A．1帶正電　　　 B．1帶負電 C．2不帶電 D．3帶負電解析：選B　根據(jù)左手定則，帶正電的粒子向左偏，即粒子1帶正電；不偏轉(zhuǎn)說明不帶電，即粒子2不帶電；帶負電的粒子向右偏，即粒子3帶負電。故選項B不正確。 3．運動電荷在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明磁場對運動電荷有力的作用。將陰極射線管的兩極與高壓電源連接后，加上如圖所示的磁場，可觀察到從負極向右射出的高速電子流(電子帶負電)的偏轉(zhuǎn)情況是(　　) A．平行紙面向上偏轉(zhuǎn) B．平行紙面向下偏轉(zhuǎn) C．垂直紙面向里偏轉(zhuǎn) D．垂直紙面向外偏轉(zhuǎn) 解析：選D　電子流受到洛倫茲力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電子流帶負電，應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力時，四指應(yīng)指向電子流運動的反方向，磁感線垂直穿過掌心，則拇指垂直于紙面向外，故電子流垂直紙面向外偏轉(zhuǎn)，所以選項D正確。洛倫茲力的大小 [問題探究] 如圖所示，直導(dǎo)線長l，電流為I，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，截面積為S，每個電荷的電荷量均為q，定向運動速度為v，磁場的磁感應(yīng)強度為B。 (1)這段通電導(dǎo)線所受的安培力是多大？ (2)此段導(dǎo)線的自由電荷個數(shù)是多少？ (3)每個自由電荷受到的洛倫茲力又是多大？提示：(1)安培力F安＝BIl； (2)自由電荷個數(shù)N＝nSl； (3)每個自由電荷受到的洛倫茲力F洛＝eq \f(F安,N)。 [要點歸納] 1．對公式F＝qvB的理解 (1)適用條件：運動電荷的速度方向與磁場方向垂直，相對磁場靜止的電荷不受洛倫茲力作用。 (2)常見情況 ①當v⊥B時，F(xiàn)洛＝qvB，即運動方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力最大。 ②當v∥B時，F(xiàn)洛＝0，即運動方向與磁場方向平行時，不受洛倫茲力。 ③若v與B夾角為θ(θ≠90°)時，F(xiàn)洛＝qvBsin θ。 2．洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系 [例題2]　如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。質(zhì)量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是(　　) A．滑塊受到的摩擦力不變 B．滑塊到達地面時的動能與B的大小無關(guān) C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下 D．B很大時，滑塊可能靜止于斜面上 [思路點撥] (1)滑塊與斜面之間是否存在滑動摩擦力？ (2)洛倫茲力的方向怎樣判斷？ (3)洛倫茲力隨滑塊速度的增大而怎樣變化？ [解析]　根據(jù)左手定則可知，滑塊受到的洛倫茲力垂直斜面向下，C正確。隨著滑塊速度的變化，洛倫茲力大小發(fā)生變化，滑塊對斜面的壓力大小發(fā)生變化，故滑塊受到的摩擦力大小發(fā)生變化，A錯誤。B越大，滑塊受到的洛倫茲力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，根據(jù)動能定理，滑塊到達地面時的動能就越小，B錯誤。由于開始時滑塊靜止，不受洛倫茲力，此時滑塊開始下滑，故B再大，滑塊也不可能靜止在斜面上，D錯誤。 [答案]　C 與洛倫茲力相關(guān)的帶電體問題的分析思路正確進行受力分析，當帶電體的速率v變化時，洛倫茲力的大小F隨之改變，因此帶電體在運動過程中的受力情況是動態(tài)變化的。洛倫茲力F的變化影響帶電體所受的合力，合力變化又引起加速度變化，加速度變化又影響速度變化。 (1)確定帶電體的運動狀態(tài)，注意運動情況和受力情況的結(jié)合。 (2)靈活選擇不同的運動規(guī)律。 ①當帶電體在復(fù)合場中做勻速直線運動時，粒子受力必然平衡，由平衡條件列方程求解。 ②對于臨界問題，注意挖掘隱含條件。　　　　 [針對訓(xùn)練] 1．關(guān)于安培力和洛倫茲力，下列說法正確的是(　　) A．安培力和洛倫茲力是性質(zhì)不同的兩種力 B．安培力可以對通電導(dǎo)線做功，洛倫茲力對運動電荷一定不做功 C．運動電荷在某處不受洛倫茲力作用，則該處的磁感應(yīng)強度一定為零 D．洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動能，也不能改變帶電粒子的運動狀態(tài) 解析：選B　安培力和洛倫茲力都是磁場力，A錯誤；洛倫茲力方向永遠與電荷運動方向垂直，所以洛倫茲力不做功，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，它雖然對引起電流的定向移動的電荷不做功，但對導(dǎo)線可以做功，B正確；電荷的運動方向與磁感線方向平行時，洛倫茲力為零，但B不為零，C錯誤；洛倫茲力不改變帶電粒子的速度大小，但改變速度的方向，D錯誤。 2．兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進入同一勻強磁場，兩粒子質(zhì)量之比為1∶4，電荷量之比為1∶2，則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為(　　) A．2∶1　　 B．1∶1 C．1∶2　　　 D．1∶4 解析：選C　帶電粒子的速度方向與磁感線方向垂直時，洛倫茲力F＝qvB，與電荷量成正比，與質(zhì)量無關(guān)，C項正確。 3．如圖所示，一個帶正電荷量為q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該(　　) A．使B的數(shù)值增大 B．使磁場以速率v＝eq \f(mg,qB)向上移動 C．使磁場以速率v＝eq \f(mg,qB)向右移動 D．使磁場以速率v＝eq \f(mg,qB)向左移動解析：選D　為使小帶電體對絕緣面無壓力，則應(yīng)使它受到的洛倫茲力剛好平衡重力，磁場不動而只增大B，小帶電體在磁場里不受洛倫茲力，故A錯誤；磁場向上移動相當于小帶電體向下運動，受洛倫茲力向右，不能平衡重力，故B錯誤；磁場以速率v向右移動，等同于小帶電體以速率v向左運動，此時洛倫茲力向下，也不能平衡重力，故C錯誤；磁場以速率v向左移動，等同于小帶電體以速率v向右運動，此時洛倫茲力向上，由平衡條件可知，當qvB＝mg時，帶電體對水平絕緣面無壓力，此時v＝eq \f(mg,qB)，故D正確。洛倫茲力與科技 [示例]　[多選]如圖所示為一“速度選擇器”的示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場，使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運動，由O′射出，不計重力作用?？赡苓_到上述目的的辦法是(　　) A．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里 B．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里 C．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外 D．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外 [解析]　要使電子沿直線OO′運動，則電子在豎直方向所受電場力和洛倫茲力平衡，若a板電勢高于b板，則電子所受電場力方向豎直向上，其所受洛倫茲力方向必向下，由左手定則可判定磁場方向垂直紙面向里，故A選項正確。同理可判斷D選項正確。 [答案]　AD 速度選擇器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計具有相同的特點，即在穩(wěn)定狀態(tài)時，電荷所受的洛倫茲力與電場力均等大反向?！　　　? [拓展訓(xùn)練] 1．如圖所示，在兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向下，磁場方向垂直于紙面向里，一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板。若不計重力，下列四個物理量中哪一個改變時，粒子運動軌跡不會改變？(　　) A．粒子速度的大小　　　 B．粒子所帶的電荷量 C．電場強度 D．磁感應(yīng)強度解析：選B　帶電粒子在電場和磁場中做勻速直線運動，由平衡條件知qE＝qvB，同時消除q，可以看出，帶電粒子在電場和磁場中運動時，電場強度、磁感應(yīng)強度以及帶電粒子速度的大小均能影響粒子的運動軌跡，而粒子所帶的電荷量不影響運動軌跡，選項A、C、D錯誤，選項B正確。 2．為了測量某化肥廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計。該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)面固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法正確的是(　　) A．若污水中正離子較多，則前內(nèi)側(cè)面比后內(nèi)側(cè)面電勢高 B．前內(nèi)側(cè)面的電勢一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢，與哪種離子多無關(guān) C．污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大 D．污水流量Q與電壓U成正比，與a、b有關(guān) 解析：選B　由左手定則可判斷：若流動的是正離子，則正離子向里偏，前內(nèi)側(cè)面電勢低于后內(nèi)側(cè)面電勢；若流動的是負離子，則負離子向外偏，仍然是前內(nèi)側(cè)面電勢低于后內(nèi)側(cè)面的電勢，故A錯誤，B正確。污水穩(wěn)定流動時，對任一離子，有qvB＝qE＝eq \f(qU,b)，所以U＝Bbv，電勢差與離子濃度無關(guān)，故C錯誤。流量Q＝Sv＝bc·eq \f(U,Bb)＝eq \f(cU,B)，可以看出流量與a、b均無關(guān)，故D錯誤。 3．[多選]目前世界上一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，它的發(fā)電原理如圖所示，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負電的粒子，從整體來說呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板P、Q，這時金屬板上就聚集了電荷。下列說法正確的是(　　) A．P板帶正電 B．有電流從b經(jīng)用電器流向a C．金屬板P、Q間的電場方向向上 D．等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是粒子所受洛倫茲力大于所受電場力解析：選AD　根據(jù)左手定則知，帶正電的粒子向上偏轉(zhuǎn)，帶負電的粒子向下偏轉(zhuǎn)，則P板帶正電，Q板帶負電，故A正確；因為Q板帶負電，P板帶正電，所以電流從a經(jīng)用電器流向b，故B錯誤；因為P板帶正電，Q板帶負電，所以金屬板間的電場方向向下，故C錯誤；等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是粒子所受洛倫茲力大于所受電場力，故D正確。 1．下列有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述，正確的是(　　) A．通電直導(dǎo)線在勻強磁場中一定受到安培力的作用 B．安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) C．帶電粒子在勻強磁場中運動，受到的洛倫茲力做正功 D．通電直導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行解析：選B　當電流方向與磁場方向平行時，通電直導(dǎo)線不受安培力，故A錯誤；導(dǎo)線中定向移動的電荷受到的洛倫茲力在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線受到的安培力，所以說安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，B正確；洛倫茲力的方向與帶電粒子運動方向始終垂直，因此洛倫茲力對帶電粒子不做功，C錯誤；通電直導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向垂直，D錯誤。 2．初速度為v0的電子，沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則(　　) A．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變 C．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變解析：選A　由安培定則可知直線電流右側(cè)磁場的方向垂直紙面向里，根據(jù)左手定則可知電子所受洛倫茲力方向向右，由于洛倫茲力不做功，電子速率不變，選項A正確。 3．帶電荷量為＋q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法正確的是(　　) A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同 B．如果把＋q改為－q，且速度反向、大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變 C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直 D．粒子在只受洛倫茲力作用下運動的動能、速度均不變解析：選B　洛倫茲力的大小不但與粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度的方向有關(guān)。例如，當粒子速度與磁場垂直時，F(xiàn)＝qvB；當粒子速度與磁場平行時，F(xiàn)＝0。又由于洛倫茲力的方向永遠與粒子的速度方向垂直，速度方向不同時，洛倫茲力的方向也不同。所以A選項錯誤。因為＋q 改為－q且速度反向時所形成的電流方向與原＋q運動形成的電流方向相同，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由F＝qvB知大小不變，所以B選項正確。因為粒子進入磁場時的速度方向可以與磁場方向成任意夾角，所以C選項錯誤。因為洛倫茲力總與速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，粒子動能不變，但洛倫茲力可改變粒子的運動方向，使粒子速度的方向不斷改變，所以D選項錯誤。 4．如圖所示，兩個平行金屬板M、N間為一個正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域，電場方向由M板指向N板，磁場方向垂直紙面向里，OO′為距離兩極板相等且平行兩極板的直線。一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子，以速度v0從O點射入，沿OO′方向勻速通過此場區(qū)，不計帶電粒子的重力，則以下說法正確的是(　　) A．電荷量為－q的粒子以v0從O點沿OO′方向射入時，不能勻速通過場區(qū) B．電荷量為2q的粒子以v0從O點沿OO′方向射入時，不能勻速通過場區(qū) C．保持電場強度和磁感應(yīng)強度大小不變，方向均與原來相反，則粒子仍能勻速通過場區(qū) D．粒子以速度v0從右側(cè)的O′點沿O′O方向射入，粒子仍能勻速通過場區(qū) 解析：選C　由題意知帶正電的粒子能從左向右勻速通過場區(qū)，則豎直向上的洛倫茲力與豎直向下的電場力平衡，有qE＝Bqv0，解得v0＝eq \f(E,B)，可知平衡條件與電荷量的多少無關(guān)，因此電荷量為－q和2q的粒子以v0入射，都能從左向右勻速通過場區(qū)，A、B錯誤；當電場方向與磁場方向都與原來相反時，粒子所受電場力和洛倫茲力的方向仍相反，所以粒子以v0從O點沿OO′方向射入時仍能勻速通過場區(qū)，C正確；若粒子以速率v0從右側(cè)的O′點沿O′O方向射入，粒子受到豎直向下的電場力與豎直向下的洛倫茲力，二力不能平衡，因此粒子不能勻速通過場區(qū)，D錯誤。 5．如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電絕緣物塊位于高度略大于物塊高度的水平寬敞絕緣隧道中，隧道足夠長，物塊上、下表面與隧道上、下表面的動摩擦因數(shù)均為μ，整個空間存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場?，F(xiàn)給物塊水平向右的初速度v0，空氣阻力忽略不計，物塊電荷量不變，則物塊(　　) A．一定做勻速直線運動 B．一定做減速運動 C．可能先減速后勻速運動 D．可能加速運動解析：選C　根據(jù)左手定則可知物塊受到的洛倫茲力方向向上，如果洛倫茲力等于重力，則物塊做勻速直線運動。如果洛倫茲力小于重力，物塊與隧道下表面間存在摩擦力，物塊做減速運動；如果洛倫茲力大于重力，物塊與隧道上表面間存在摩擦力，物塊也做減速運動，當減速到洛倫茲力等于重力時物塊做勻速運動，故選項C正確。區(qū)　別聯(lián)　系(1)洛倫茲力是指單個運動電荷所受到的磁場力，而安培力是指電流(即大量定向移動的電荷)所受到的磁場力； (2)洛倫茲力永不做功，而安培力可以做功 (1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀表現(xiàn)； (2)大小關(guān)系：F安＝NF洛； (3)方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進行判斷裝置原理圖規(guī)律速度選擇器若qv0B＝Eq，即v0＝eq \f(E,B)，粒子做勻速直線運動磁流體發(fā)電機等離子體射入，因受洛倫茲力，徑跡產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負電荷，兩極電壓為U時穩(wěn)定，qeq \f(U,d)＝qv0B，U＝v0Bd電磁流量計eq \f(U,D) q＝qvB，所以v＝eq \f(U,DB)，所以Q＝vS＝eq \f(πDU,4B)

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