高中物理 第3章 打開電磁學(xué)的大門 第2節(jié) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷教師用書 魯科版選修1-1
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第2節(jié) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷 課 標(biāo) 解 讀 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 1.會(huì)運(yùn)用左手定則判斷洛倫茲力的方向,會(huì)計(jì)算特殊情況下洛倫茲力的大小. 2.知道電子的發(fā)現(xiàn). 3.了解極光產(chǎn)生的機(jī)理. 1.洛倫茲力大小計(jì)算,方向判定,方向特點(diǎn).(重點(diǎn)) 2.左手定則的運(yùn)用.(難點(diǎn)) 洛倫茲力 1.基本知識(shí) (1)定義 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力. (2)方向 洛倫茲力的方向用左手定則來判斷:伸開左手,使拇指與其余四指垂直,且處于同一平面內(nèi).讓磁感線垂直穿入手心,四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向(若是負(fù)電荷,則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向),拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向. (3)大小 ①當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)垂直時(shí)洛倫茲力的大?。篎=qvB. ②當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向互相平行時(shí),F(xiàn)=0. 2.思考判斷 (1)靜止的帶電粒子在磁場(chǎng)中也要受到洛倫茲力的作用.() (2)帶電粒子只要在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),就一定會(huì)受到洛倫茲力.() 3.探究交流 怎樣判斷負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受洛倫茲力的方向? 【提示】 負(fù)電荷在磁場(chǎng)中受力的方向與正電荷受力的方向相反,利用左手定則時(shí)四指應(yīng)指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向. 電子的發(fā)現(xiàn) 1.基本知識(shí) (1)電子的發(fā)現(xiàn):英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)陰極射線在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),并且通過分析證實(shí)了陰極射線的實(shí)質(zhì)是高速運(yùn)動(dòng)的電子流. 電子的發(fā)展與X射線和物質(zhì)放射性的發(fā)現(xiàn)一起被稱為19世紀(jì)、20世紀(jì)之交的三大發(fā)現(xiàn). (2)極光的解釋:在地球的兩極,有一種自然奇觀——極光,出現(xiàn)在南半球的稱為南極光,出現(xiàn)在北半球的稱為北極光. 地球是個(gè)巨大的磁體,當(dāng)宇宙射線掠過地球附近時(shí),帶電粒子受到地磁場(chǎng)的作用朝地球的磁極方向運(yùn)動(dòng).這些粒子在運(yùn)動(dòng)過程中撞擊大氣,激發(fā)氣體原子產(chǎn)生光輻射,這就是極光. 2.思考判斷 (1)電子的發(fā)現(xiàn)促使人們?nèi)ヌ剿髟觾?nèi)部的奧秘.(√) (2)地磁場(chǎng)對(duì)地球上的生命起著十分重要的保護(hù)作用.(√) 洛倫茲力與安培力的區(qū)別與聯(lián)系 【問題導(dǎo)思】 1.洛倫茲力與安培力是什么關(guān)系? 【提示】 安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn). 2.洛倫茲力能對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功嗎? 【提示】 不能. 1.洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力,而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn). 2.洛倫茲力與安培力的共同點(diǎn) (1)安培力:當(dāng)I∥B時(shí),F(xiàn)=0;洛倫茲力:當(dāng)v∥B時(shí),F(xiàn)=0. (2)安培力:當(dāng)I⊥B時(shí),F(xiàn)=BIl,洛倫茲力:當(dāng)v⊥B時(shí),F(xiàn)=qvB. (3)洛倫茲力與安培力的方向都是根據(jù)左手定則來判斷. 3.安培力和洛倫茲力的不同點(diǎn):安培力推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí),對(duì)導(dǎo)體做功;洛倫茲力的方向與運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向垂直,對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永遠(yuǎn)不做功. 在圖321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,并指出洛倫茲力的方向. 圖321 【審題指導(dǎo)】 應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力方向,根據(jù)公式F=Bqv⊥求洛倫茲力的大?。? 【解析】 (1)因v⊥B,所以F=qvB,方向與v垂直向左上方. (2)由于v與B平行,所以不受洛倫茲力. (3)v與B垂直,F(xiàn)=qvB,方向與v垂直斜向上. 【答案】 (1)qvB 垂直v斜向左上方 (2)不受洛倫茲力 (3)qvB 垂直v斜向上 1.用左手定則判斷洛倫茲力方向時(shí),要特別注意運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù),四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,或指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向. 2.計(jì)算洛倫茲力的大小時(shí),應(yīng)注意弄清v與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向關(guān)系.當(dāng)v⊥B時(shí),洛倫茲力F=qvB;當(dāng)v∥B時(shí),F(xiàn)=0. 1.初速度為v0的電子,沿平行于通電長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)方向如圖322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 圖322 【解析】 電子在通電長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),由安培定則判定直導(dǎo)線右側(cè)區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)方向是垂直紙面向里的,再由左手定則判定電子所受洛倫茲力方向向右,所以電子向右偏轉(zhuǎn),但洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直,洛倫茲力始終對(duì)電子不做功,電子的動(dòng)能保持不變,速率不變,故選A. 【答案】 A 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 【問題導(dǎo)思】 1.帶電粒子沿著與磁場(chǎng)平行的方向進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),將做什么運(yùn)動(dòng)? 【提示】 勻速直線運(yùn)動(dòng). 2.帶電粒子沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),運(yùn)動(dòng)情況如何? 【提示】 勻速圓周運(yùn)動(dòng). 1.帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度與磁場(chǎng)平行時(shí),不受洛倫茲力的作用,粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng). 2.帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度與磁場(chǎng)垂直時(shí),洛倫茲力提供向心力,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖323所示,由牛頓第二定律得qvB=. 圖323 粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=, 粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T==. 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如果又順利垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):31870023】 A.粒子的速度加倍,周期減半 B.粒子的速度大小不變,軌道半徑減半 C.粒子的速度減半,軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4 D.粒子的速度大小不變,周期減半 【審題指導(dǎo)】 ?T=,根據(jù)公式進(jìn)行判斷. 【解析】 帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng), 洛倫茲力提供向心力qvB=, 得r=① T==② 由①②可判斷B、D選項(xiàng)正確. 【答案】 BD 帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T與速度v無關(guān). 2.一帶電粒子,沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng),粒子的一段徑跡如圖324所示,徑跡上每一小段都可以看成圓弧,由于帶電粒子使沿途空氣電離,粒子的能量逐漸減小(電荷量不變)則可判定( ) A.粒子從a到b,帶正電 B.粒子從b到a,帶正電 C.粒子從a到b,帶負(fù)電 D.粒子從b到a,帶負(fù)電 圖324 【解析】 由于粒子的能量逐漸減小,由公式R=得,粒子的半徑應(yīng)逐漸減小,所以粒子的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閺腷到a,根據(jù)左手定則可判定粒子帶正電,故B正確. 【答案】 B 【備課資源】(教師用書獨(dú)具) 極光現(xiàn)象 太陽的外層大氣稱為日冕,日冕具有百萬度以上的高溫,在這樣的高溫下,氣體處于高度的電離狀態(tài),成為等離子體.日冕的一部分氣體克服太陽的引力向太空膨脹,形成等離子體穩(wěn)定地向外輻射,這就是太陽風(fēng).太陽風(fēng)把地磁場(chǎng)壓縮成為一個(gè)很有限的區(qū)域,形成地球磁層,地球磁層起著保護(hù)地球的作用,它能使宇宙中那些高速?zèng)_向地球的帶電粒子偏轉(zhuǎn)方向.一些闖入地球磁層的太陽風(fēng)粒子在地磁場(chǎng)的作用下向兩個(gè)地磁極運(yùn)動(dòng),與那里高層大氣作用時(shí),引起氣體輝光放電.美麗的極光就是圍繞著地球南北兩極的一種大規(guī)模氣體放電過程的表現(xiàn)形式. 地球像一個(gè)巨大的磁鐵,也有兩個(gè)磁極.地磁極與地理極并不重合,它們之間夾一個(gè)約為11.5的角.極光集中在地磁極周圍.來自太陽風(fēng)的帶電微粒流,有一部分沿著漏斗狀的地球極區(qū)磁感線進(jìn)入高層大氣,與那里的稀薄氣體發(fā)生碰撞,使大氣中的原子和分子電離,這些受到電離的氣體吸收了部分能量后被激發(fā)到高能態(tài),隨后又立即將這額外的能量以輻射光子的形式釋放,并回到原來的狀態(tài).在這種過程中擾動(dòng)的氣體發(fā)出了明亮的光線——極光. 如果將一只玻璃管內(nèi)的空氣基本上抽空,然后使電流在這些稀薄氣體中通過,管內(nèi)部氣體導(dǎo)電,發(fā)出美麗的輝光,這就是放電管.在地球高空所看到的極光與放電管相同,都是帶電粒子通過稀薄氣體發(fā)生輝光放電形成的. 1.下列說法正確的是( ) A.運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力的地方一定沒有磁場(chǎng) B.運(yùn)動(dòng)電荷受的洛倫茲力方向既與其運(yùn)動(dòng)的方向垂直,又與磁感線方向垂直 C.帶電荷量為q的電荷,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度大小不變,則所受洛倫茲力一定不變 D.洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功 【解析】 洛倫茲力的大小不但與速度大小有關(guān),還與速度方向有關(guān),如當(dāng)v∥B時(shí)F=0,而v⊥B時(shí)F=qvB.洛倫茲力的方向總與速度方向垂直,對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功.同時(shí)又總與磁感線方向垂直,故B、D正確.A、C錯(cuò)誤. 【答案】 BD 2.在下列選項(xiàng)所示的四幅圖中,正確標(biāo)明了在磁場(chǎng)中帶正電的粒子所受洛倫茲力f方向的是( ) 【解析】 由左手定則可知,洛倫茲力的方向一定與速度和磁場(chǎng)垂直,故C、D均錯(cuò)誤;考慮到帶電粒子帶正電,可確定選項(xiàng)A正確. 【答案】 A 3.洛倫茲力使帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列各圖中均標(biāo)有帶正電荷粒子的運(yùn)動(dòng)速度v,洛倫茲力F及磁場(chǎng)B的方向,虛線圓表示粒子的軌跡,其中可能出現(xiàn)的情況是( ) 【解析】 根據(jù)速度方向的定義和左手定則,以及洛倫茲力使帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),即洛倫茲力提供向心力,所以其中可能出現(xiàn)的情況只有A. 【答案】 A 4.帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):31870024】 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,則受洛倫茲力的大小、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(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直 D.粒子在只受到洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能不變 【解析】 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),如當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)垂直時(shí),F(xiàn)=qvB;當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)平行時(shí),F(xiàn)=0.由于洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子的速度方向垂直,因而速度方向不同時(shí),洛倫茲力的方向也不同,所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤.將+q改為-q且速度反向時(shí)所形成的電流方向與原+q運(yùn)動(dòng)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=qvBsin θ知大小不變,所以B選項(xiàng)正確.電荷進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度可以與磁場(chǎng)方向成任意夾角,所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤.洛倫茲力總與速度方向垂直,因此,洛倫茲力不做功,粒子動(dòng)能不變,故D選項(xiàng)正確. 【答案】 BD 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)(九) (建議用時(shí):45分鐘) 1.在長(zhǎng)直導(dǎo)線AB附近,有一帶正電的小球由絕緣線懸掛在M點(diǎn),如圖325所示,當(dāng)導(dǎo)線中有恒定電流通過時(shí),下列說法中正確的是( ) 圖325 A.小球受到垂直紙面向里的磁場(chǎng)力 B.小球受到垂直紙面向外的磁場(chǎng)力 C.小球受到垂直于AB向右的磁場(chǎng)力 D.小球不受磁場(chǎng)力的作用 【解析】 因?yàn)閹щ娦∏蜢o止,所以不受磁場(chǎng)力的作用. 【答案】 D 2.一個(gè)長(zhǎng)螺線管中通有電流,把一個(gè)帶電粒子沿中軸線方向射入(若不計(jì)重力影響),粒子將在管中( ) A.做圓周運(yùn)動(dòng) B.沿軸線來回運(yùn)動(dòng) C.做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D.做勻速直線運(yùn)動(dòng) 【解析】 由安培定則可知,長(zhǎng)螺線管中軸線上的磁場(chǎng)方向與中軸線平行,故粒子沿中軸線方向射入,則粒子不受洛倫茲力作用,故粒子將在管中做勻速直線運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)正確. 【答案】 D 3.有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述,正確的是( ) A.通電直導(dǎo)線處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用 B.安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) C.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的洛倫茲力做正功 D.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行 【解析】 通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí),不受安培力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.安培力方向與磁場(chǎng)垂直,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),選項(xiàng)B正確. 【答案】 B 4.如圖326所示,帶正電的不計(jì)重力的粒子,沿水平向右的方向垂直進(jìn)入磁場(chǎng),關(guān)于其運(yùn)動(dòng)情況,下列說法中正確的是( ) 圖326 A.如圖中軌跡1所示 B.如圖中軌跡2所示 C.如圖中軌跡3所示 D.垂直紙面向里運(yùn)動(dòng) 【解析】 由左手定則可知,選項(xiàng)A正確. 【答案】 A 5.電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):31870025】 A.速率越大,周期越大 B.速率越小,周期越大 C.速度方向與磁場(chǎng)方向平行 D.速度方向與磁場(chǎng)方向垂直 【解析】 由T=可知,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),速度方向與磁場(chǎng)方向垂直,選項(xiàng)D正確. 【答案】 D 6.如圖327所示,a、b是位于真空中的平行金屬板,a板帶正電,b板帶負(fù)電,板間場(chǎng)強(qiáng)為E.兩板間的空間中加勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,一束電子以大小為v0的速度沿圖中虛線方向射入,虛線平行于a、b板,要想電子沿虛線運(yùn)動(dòng),則vo、E、B之間的關(guān)系應(yīng)滿足( ) 圖327 A.v0=E/B B.v0=B/E C.v0=E/Be D.v0=Be/E 【解析】 要想使電子沿虛線運(yùn)動(dòng),要求電子受到的電場(chǎng)力等于磁場(chǎng)力,即Eq=Bqv0,v0=E/B. 【答案】 A 7.在學(xué)校操場(chǎng)的上空中停著一個(gè)熱氣球,從它底部脫落一個(gè)塑料小部件,下落過程中由于和空氣的摩擦而帶負(fù)電,如果沒有風(fēng),那么它的著地點(diǎn)會(huì)落在氣球正下方地面位置的( ) A.偏東 B.偏西 C.偏南 D.偏北 【解析】 地磁場(chǎng)在水平方向上的分量方向是水平向北,小部件帶負(fù)電,根據(jù)左手定則可得氣球受到向西的洛倫茲力,故向西偏轉(zhuǎn),B正確. 【答案】 B 8.宇宙射線中存在高能帶電粒子,假如大氣層被破壞,這些粒子就會(huì)到達(dá)地球,從而給地球上的生命帶來危害,根據(jù)地磁場(chǎng)的分布特點(diǎn),判斷下列說法中正確的是( ) A.地磁場(chǎng)對(duì)直射地球的宇宙射線的阻擋作用在南北兩極最強(qiáng),赤道附近最弱 B.地磁場(chǎng)對(duì)直射地球的宇宙射線的阻擋作用在赤道附近最強(qiáng),兩極最弱 C.地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線的阻擋作用在地球周圍各處相同 D.地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線無阻擋作用 【解析】 當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁感線的方向在一條直線上時(shí),磁場(chǎng)對(duì)它沒有作用力,當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁感線的方向垂直時(shí),磁場(chǎng)對(duì)它的作用力最大,根據(jù)地磁場(chǎng)的方向和宇宙射線的入射方向不難判定,選項(xiàng)B正確. 【答案】 B 9.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中一帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半周后又順利進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是2B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B的方向如圖328所示,下列說法正確的是( ) 圖328 A.粒子速率加倍,周期減半 B.粒子的半徑加倍,周期加倍 C.粒子的半徑減半,周期減半 D.粒子在B中仍沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) 【解析】 因洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功,所以帶電粒子進(jìn)入另一磁場(chǎng)時(shí)速率不變,又因帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,有qvB=m,得r=,且T==由此兩式可判斷C正確,A錯(cuò),B錯(cuò).根據(jù)左手定則可判斷D錯(cuò). 【答案】 C 10.在只受洛倫茲力的條件下,關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),下列說法正確的有( ) A.只要粒子的速度大小相同,帶電量相同,粒子所受洛倫茲力大小就相同 B.洛倫茲力只改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 C.洛倫茲力始終與速度垂直,所以洛倫茲力不做功 D.洛倫茲力始終與速度垂直,所以粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能、速度保持不變 【解析】 洛倫茲力的大小與電荷進(jìn)入磁場(chǎng)的速度方向有關(guān)系,但洛倫茲力永遠(yuǎn)垂直速度方向,不做功.不改變速度大小,但可以改變速度的方向. 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力的大小不但與速度的大小有關(guān),而且與速度的方向有關(guān),當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),粒子所受的洛倫茲力最大;當(dāng)粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),帶電粒子不受洛倫茲力的作用.速度大小相同的粒子,沿不同方向進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的大小不同,所以選項(xiàng)A不正確.由于洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直,所以洛倫茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小,動(dòng)能保持不變,洛倫茲力不做功;但在洛倫茲力的作用下,粒子的運(yùn)動(dòng)方向要發(fā)生變化,速度就要發(fā)生變化,所以本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為B、C. 【答案】 BC 11.如圖329所示,某空間勻強(qiáng)電場(chǎng)豎直向下,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里,一金屬桿AB在正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中從高h(yuǎn)處自由下落,則________端先著地. 圖329 【解析】 金屬桿AB自由下落,桿中自由電子受向左的洛倫茲力而聚集于A端,B端帶上等量正電荷.A端受向上的電場(chǎng)力,B端受向下的電場(chǎng)力,因此,B端先著地. 【答案】 B 12.如圖3210所示,一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球靜止在光滑的絕緣平面上,并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.為了使小球能飄離平面,該勻強(qiáng)磁場(chǎng)在紙面移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少?方向如何? 圖3210 【解析】 磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于帶電小球反向運(yùn)動(dòng).只有洛倫茲力向上且qvB=mg時(shí)v最小,則v=.據(jù)安培定則,知球相對(duì)磁場(chǎng)水平向右運(yùn)動(dòng),則磁場(chǎng)應(yīng)水平向左運(yùn)動(dòng). 【答案】 水平向左- 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- 高中物理 第3章 打開電磁學(xué)的大門 第2節(jié) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷教師用書 魯科版選修1-1 打開 電磁學(xué) 大門 磁場(chǎng) 中的 運(yùn)動(dòng) 電荷 教師 魯科版 選修
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