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安培力洛伦兹力重点分析

安培力洛伦兹力重点分析
安培力洛伦兹力重点分析

知识点:

1. 安培力:磁场对电流的作用力。

2. 安培力的方向判断:左手定则,安培力与电流方向、磁场有效方向相互垂直。

3. 安培力的大小:BLI F 。

4. 磁感应强度:通电导线与磁场方向垂直时,通电导线所受的安培力F 与跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 的比值。B=F/IL 单位:特(特斯拉)T 。是描述磁场强弱的物理量

5. 匀强磁场:磁场强弱、方向处处相等的磁场。

磁通量:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直面积为S 的平面,则磁感应强度B 与面积S 的乘积叫做磁通量,简称磁通。Φ=BS 单位:韦(伯) Wb 。 标量,但有正负

一、应用安培力应注意的问题

1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形

2、注意磁场和电流的方向是否垂直

二、判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 1.画出导线所在处的磁场方向 2.确定电流方向

3.根据左手定则确定受安培力的方向

4.根据受力情况判断运动情况

三、处理导线受到安培力的一般思路

先对导线进行受力分析,画出导线的受力平面图,然后依照F 合=0,F 合=ma , 列出相应的方程

17.(13分)如图所示,两平行光滑的导轨相距l =0.5m ,两导轨的上端通过一阻值为R =0.4Ω的定值电阻连接,导轨平面与水平面夹角为θ=30o,导轨处于磁感应强度为B =1T 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,一长度恰等于导轨间距、质量为m =0.5kg 的金属棒,

由图示位置静止释放,已知金属棒的电阻为r =0.1Ω,导轨电阻不计,g =10m/s 2

。求: (1)求金属棒释放后,所能达到的最大速度v m ; (2)当金属棒速度达v =2m/s 时,其加速度的大小;

(3)若已知金属棒达最大速度时,下滑的距离为s =10m ,求金属棒下滑过程中,棒中产生的焦耳热。

1. 磁场对电流有力的作用,而通电导体中的电流是由电荷的定向移动形成的。洛伦兹力是

作用在运动电荷上的即磁场对运动电荷的力。

2. 安培力与洛伦兹力的关系:安培力是洛伦兹力的宏观体现,洛伦兹力是安培力的微观表现。

3. 研究磁场对运动电荷的作用实验结论(阴极射线管):i 、在没有外磁场时,电子沿直线前进,表明运动的电荷没有受到力的作用。ii 、当有外磁场时,电子束运动的轨迹发生弯曲,表明运动电荷受到磁场的作用力。

4. 洛伦兹力的方向判断:左手定则,注意区分正负电荷。洛伦兹力的方向既垂直于磁场方

向,又垂直于电荷运动方向。

5. 关于洛仑兹力的说明:i 、洛仑兹力的方向垂直于v 和B 组成的平面。洛仑兹力永远与速 度方向垂直。Ii 、洛仑兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小。Iii 、洛仑兹力对电荷一定不做功。

6. 洛仑兹力的大小:qvB F = 当v ,B 不垂直时:θsin qvB F = v ,B 的夹角。 洛仑兹力和电场力的区别:

1、电荷在电场中一定受到电场力的作用,与其运动状态无关;而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用,只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用。

2、大小:F 电=Eq F 洛=Bqvsin θ。

3、电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向;而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向,又垂直于运动方向。

4、电场力要对运动电荷做功(电荷在等势面上运动除外);而电荷在磁场中运动时,磁场力一定不会对电荷做功。

带电粒子在匀强磁场中的运动:

1、带电粒子(重力不计)平行射入匀强磁场,做匀速直线运动。

2、带电粒子(重力不计)垂直射入匀强磁场,做匀速圆周运动。

3、半径和周期公式

r

m B q 2v v = qB m r v

=

qB

m

r T π2π2==

v

带电粒子在匀强磁场中做不完整圆周运动圆心的确定: 两种基本方法:

1、已知入射方向和出射方向:分别做它们的垂线,交点就是圆心。(如图1、2)

2、已知入射方向和出射点的位置,做入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作中垂线,这两条垂线的交点就是圆心(如图3)

质谱仪的应用:研究物质的同位素

工作原理:S1、S2为加速电场,P1、P2之间则为速度选择器,之后进入磁场运动

Eq qvB =1 1

B E

v =

r m B q 22v v = 2qB mv

R =

R

B B E

m q 21=

回旋加速器:美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器

qB

m

r T π2π2==

v 1、 周期与半径无关

2、 高频电源的频率应等于离子做圆周

运动的频率

带电粒子在复合场中运动问题的一般解题步骤: 1、选带电粒子为研究对象 2、对带电粒子进行受力分析

3、依受力情况和初速度情况判定带电粒子的运动形式

4、分析运动过程并结合力学规律列方程或画图象,然后求解

35.(18分)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距 l=1 m ,导轨平面与水平面成θ=30°角,下端连接 “2. 5V ,0. 5W”的小电珠,匀强磁场方向与导轨平面垂直。质量为m=0.02 kg 、电阻不计的光滑金属棒放在两导轨上,金属棒与两导轨垂直并保持良好接触.取g =10 m/s2.求:

(1)金属棒沿导轨由静止刚开始下滑时的加速度大小;

(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,小电珠正常发光,求该速度的大小; (3)磁感应强度的大小. θ

a

b

θ

B

35.(18分)如图所示装置中,区域I 和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场,电场强度分别为E 和

2

E ;Ⅱ区域有垂直纸面向外的水平匀强磁场,磁感应强度为B 。一质量为m 、带电量为q 的带负电粒子(不计重力)从左边界O 点正上方的M 点以速度V 0水平射人电场,经水平分界线OP 上的A 点与OP 成600

角射入Ⅱ区域的磁场,并垂直竖直边界CD 进入Ⅲ区域的匀强电场中。求:

(1)粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径 (2)O 、M 间的距离

(3)粒子从M 点出发到第二次通过CD 边界所经历的时间 35.(18分) 解:(1)设金属棒刚开始下滑时的加速度为a,由于金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律有 ma mg =θsin ① (3分) 代入数据解得 5a =m/s2

② (2分)

(2)设金属棒运动达到稳定时的速度为v 、所受安培力为FA ,棒在沿导轨方向受力平衡,则有

mgsin θ-FA =0 ③ (3分)

此时金属棒克服安培力做功的功率等于小电珠消耗的电功率,则有 P =FAv ④ (2分) 联立③④式并入代数据解得 v =5m/s ⑤ (2分)

(3)设磁感应强度的大小为B ,金属棒切割磁感线产生的感应电动势为

Blv E =

⑥ (2分)

小电珠正常发光,其两端电压等于E ,必有

E U =灯

⑦ (2分) 联立⑥⑦式并代入数据解得 0.5B =T

⑧ (2分)

评分说明:其他解确的同样给满分。 35.(18分)

(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动,设粒子过A 点时速度为v , 由类平抛规律知ο

60cos 0

νν=

………(2分)

粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得R

m Bq 2

νν= ………(2分)

所以qB

m R 0

2ν=

. ………(2分) (2)设粒子在电场中运动时间为1t ,加速度为a 。 则有ma qE = ……(1分)

1060tan at =ον ………(1分)

即qE

m t 0

13ν=

………(1分) O 、M 两点间的距离为

qE m at L 232

12

021ν=

= ………(2分) (3)设粒子在Ⅱ区域磁场中运动时间为2t 则由几何关系知qB

m

T t 3612π==

………(2分) 设粒子在Ⅲ区域电场中运行时间为3t ,

m

qE

m E

q

a 22'=

= ……………(1分) 则qE m a a t 0

038'

22

'

2

ννν

=== …………(2分) 粒子从M 点出发到第二次通过CD 边界所用时间为

qE m t t t t 03213ν=++=qB

m

qE m qE m qB m 3)38(8300πννπ+

+=++ …(2分)

一、单项选择题 13.下列说确的是

A .当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度一定较大

B .用气筒给自行车打气,越打越费劲,说明气体分子之间有斥力

C .教室看到透过窗子的“柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动,这种运动是布朗运动

D .露珠呈球形状是由于液体表面力的作用

14.如图所示是一定质量的理想气体的P —T 图线(P 为气体压强,T 为气体温度),当气体状态发生沿图线A 到B 的变化,下列说法中正确的是

A .气体体积增加

B .外界对气体做功

C .气体能增加

D .气体分子平均动能减少

15.如图舰载机保持牵引力F 大小不变在匀速航行的航母上降落时受到阻拦而静止,此时阻拦索夹角 =120o ,空气阻力和甲板阻力不计,则阻拦索承受的力大小为 A. F/2 B. F C .3F D . 2F

16. 如图中的变压器为理想变压器,原、副线圈的匝数之比为1:10.变压器的原线圈接的电压u=1002sin50πt (V ),电压表为理想电表接在副线圈两端。则

A .电压表的读数为10V

B .电压表的读数1002 V

C .电压表的读数约为102V

D .电压表的读数与电阻R 有关

二、双项选择题:(本大题共9个小题,每小题6分,共54分,每小题给出的四个选项中,有两个选项符合题目要求,全部选对者的得6分,只选1项且正确的得3分;有错选或不答的得0分)

17.下列关于原子和原子核的说确的是

A .β衰变现象说明电子是原子核的组成部分

B .α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构

C .氢原子核外电子轨道半径越大,其能量越高

D .氢原子核外电子轨道半径越小,其能量越高

18. 目前我国已发射北斗导航地球同步卫星十六颗,大大提高了导航服务质量,这些卫星 A .环绕地球运行可以不在同一条轨道上 B .运行角速度相同

C .运行速度大小相等,且都大于7.9km/s

D .向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度的大小。

19.瀑雨前,有一云层(相当于带电体)正慢慢靠近地面,某野外地面附近有一质量较小的带电体被吸上天空,以下说确的是 A .带电体在上升中电势能越来越大

B .带电体在上升中跟云层间的电势差越来越大

第14题图 第16题图

C.带电体在上升中所处环境的电场强度是越来越大

D.带电体的加速度越来越大

20、如图所示平行的金属双轨与电路处在竖直向下的匀强磁场B中,一金属杆放在金属双轨上在恒定外力F作用下作匀速运动,则在开关S

A.闭合瞬间通过金属杆的电流增大

B闭合瞬间通过金属杆的电流减小

C.闭合后金属杆先减速后匀速

D.闭合后金属杆先加速后匀速

21.对下列各图蕴含的信息理解正确的是

A.图甲的重力—质量图像说明同一地点的重力加速度相同

B.图乙的位移—时间图像表示该物体受力平衡

C.图丙的重力势能—时间图像表示该物体克服重力做功

D.图丁的速度—时间图像表示该物体的合力随时间增大

安培力洛伦兹力重点分析

知识点: 1. 安培力:磁场对电流的作用力。 2. 安培力的方向判断:左手定则,安培力与电流方向、磁场有效方向相互垂直。 3. 安培力的大小:BLI F 。 4. 磁感应强度:通电导线与磁场方向垂直时,通电导线所受的安培力F 与跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 的比值。B=F/IL 单位:特(特斯拉)T 。是描述磁场强弱的物理量 5. 匀强磁场:磁场强弱、方向处处相等的磁场。 磁通量:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直面积为S 的平面,则磁感应强度B 与面积S 的乘积叫做磁通量,简称磁通。Φ=BS 单位:韦(伯) Wb 。 标量,但有正负 一、应用安培力应注意的问题 1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形 2、注意磁场和电流的方向是否垂直 二、判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 1.画出导线所在处的磁场方向 2.确定电流方向 3.根据左手定则确定受安培力的方向 4.根据受力情况判断运动情况 三、处理导线受到安培力的一般思路 先对导线进行受力分析,画出导线的受力平面图,然后依照F 合=0,F 合=ma , 列出相应的方程 17.(13分)如图所示,两平行光滑的导轨相距l =0.5m ,两导轨的上端通过一阻值为R =0.4Ω的定值电阻连接,导轨平面与水平面夹角为θ=30o,导轨处于磁感应强度为B =1T 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,一长度恰等于导轨间距、质量为m =0.5kg 的金属棒, 由图示位置静止释放,已知金属棒的电阻为r =0.1Ω,导轨电阻不计,g =10m/s 2 。求: (1)求金属棒释放后,所能达到的最大速度v m ; (2)当金属棒速度达v =2m/s 时,其加速度的大小; (3)若已知金属棒达最大速度时,下滑的距离为s =10m ,求金属棒下滑过程中,棒中产生的焦耳热。 1. 磁场对电流有力的作用,而通电导体中的电流是由电荷的定向移动形成的。洛伦兹力是

磁场洛伦兹力基础计算

磁场---洛伦兹力基础计算 1、(12分)下左图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B。一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域,最后到达平板上的P点。已知B、v以及P到O的距离l,不计重力,求此粒子的电荷q与质量m之比。 2、如图所示,一束电子流以速率v通过一个处于矩形空间的大小为B的匀强磁场,速度方向与磁感线垂直.且平 行于矩形空间的其中一边,矩形空间边长为a与a电子刚好从矩形的相对的两个顶点间通过,求: (1)电子在磁场中的飞行时间? (2)电子的荷质比q/m. 3、如图所示,一个电子(电量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时的速度方向与原来入射方向的夹角就是30°,试计算: (1)电子的质量m。(2)电子穿过磁场的时间t。

4、一宽为L的匀强磁场区域,磁感应强度为B,如图所示,一质量为m、电荷量为-q的粒子以某一速度(方向如图所示)射入磁场。若不使粒子从右边界飞出,则其最大速度应为多大?(不计粒子重力) 5、(12分)一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v,沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限,不计重力。 求:(1) 粒子做圆周运动的半径 (2)匀强磁场的磁感应强度B 6、如图所示,在xoy平面内有垂直坐标平面的范围足够大的匀强磁场,磁感强度为B,一带正电荷量Q的粒子,质量为m,从O点以某一初速度垂直射入磁场,其轨迹与x、y轴的交点A、B到O点的距离分别为a、b,试求: (1)初速度方向与x轴夹角θ. (2)初速度的大小、

洛伦兹力的应用教案

洛伦兹力的应用 教学目标: 1.知识与技能 (1)理解运动电荷垂直进入匀强磁场时,电荷在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动。(2)能通过实验观察粒子的圆周运动的条件以及圆周半径受哪些因素的影响。推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径周期公式,并会应用它们分析实验结果,并用于解决实际问题。 2.过程与方法 多媒体和演示实验相结合 3.情感态度及价值观 培养科学的探究精神 教学重点:掌握运动电荷在磁场中圆周运动的半径和周期的计算公式以及运用公式分析各种实际问题。 教学难点:理解粒子在匀强磁场中的圆周运动周期大小与速度大小无关。 教具:洛伦兹力演示仪 复习导入: 提问学生带电粒子在磁场中的受力情况: (1)平行进入磁场中:F=0;粒子将做匀速直线运动。 (2)垂直进入磁场中:F=Bqv。 猜想:粒子将做什么运动? 教学过程: 一、理论探究: 匀速圆周运动的特点:速度大小不变;速度方向不断发生变化;向心力 大小不变;向心力方向始终与速度方向垂直。 洛伦兹力总与速度方向垂直,不改变带电粒子的速度大小,所以洛伦兹 力对带电粒子不做功且洛仑兹力大小不变。 洛伦兹力对电荷提供向心力,故只在洛伦兹力的作用下,电荷将作匀速 圆周运动。 二、实验演示: 用Flash演示正电荷和负电荷垂直进入匀强磁场中得运动。 介绍洛伦兹力演示仪: (1)加速电场:作用是改变电子束出射的速度 (2)励磁线圈:作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心匀强磁 场。 实验过程:a、未加入磁场时,观察电子束的轨迹; b、加入磁场时,观察电子束的轨迹;

c 、改变线圈电流方向时,观察电子束的轨迹。 结论:带电粒子垂直进入匀强磁场时,做匀速圆周运动。 提问:若带电粒子是以某个角度进入磁场时,运动轨迹是什么呢? 用Flash 演示带电粒子以某个角度进入磁场时的运动轨迹。 提问:为什么轨迹是螺旋形? 小结:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的条件: (1)、匀强磁场 (2)、B ⊥V (3)、仅受洛伦兹力或除洛伦兹力外,其它力合力为零. 三、半径与周期 推导过程: 得: 提问: 磁场强度不变,粒子射入的速度增加,轨道半径将 增大 。 粒子射入速度不变,磁场强度增大,轨道半径将 减小 。 .......(1) .. (2) 由(1)(2)可得: 提问:周期与速度、半径有什么关系? 四、应用 例1、匀强磁场中,有两个电子分别以速率v 和2v 沿垂直于磁 场方向运动,哪个电子先回到原来的出发点? 例2、已知两板间距为d ,板间为垂直纸面向内的匀强磁场,带 电粒子以水平速度V 垂直进入磁场中,穿过磁场后偏转角 为30o 。求: (1) 圆心在哪里? (2) 圆心角为多大? (3) 轨道半径是多少? (4) 穿透磁场的时间? 五、作业:P123 1,2,3,4题 r mv Bqv 2=Bq mv r =v r T ?=π2Bq mv r =Bq m T π2=

洛伦兹力

洛伦兹力 在这篇文章内,矢量与标量分别用粗体与斜体显示。例如,位置矢量通常用表示;而其大小则用来表示。 不同电荷量的带电粒子,由于磁场(磁场方向从银幕内指出来)的影响,感受到洛伦兹力的作用,所呈现的可能运动轨道。 由于磁场的影响,电子射束的移动路径呈圆形。电子经过的路径会有紫色光发射出来。这是因为电子与玻璃球内的气体分子碰撞而产生的现象。 在电动力学里,洛伦兹力 (Lorentz force) 是运动于电磁场的带电粒子所感受到的作用力。洛伦兹力是因荷兰物理学者亨德里克·洛伦兹而命名。根据洛伦兹力定律,洛伦兹力可以用方程,称为洛伦兹力方程,表达为 ; 其中,是洛伦兹力,是带电粒子的电荷量,是电场,是带电粒子的速度,是磁场。 洛伦兹力定律是一个基本公理,不是从别的理论推导出来的定律,而是由多次重复完成的实验所得到的同样的结果。 感受到电场的作用,正电荷会朝着电场的方向加速;但是感受到磁场的作用,按照右手定则,正电荷会朝着垂直于速度和磁场的方向弯曲(详细地说,假设右手的大拇指与同向,食指与同向,则中指会指向的方向)。 洛伦兹力方程的项目是电场力项目,项目是磁场力项目。处于磁场内的载电导线感受到的磁场力就是这洛伦兹力的磁场力分量。

洛伦兹力方程的积分形式为 。 其中,是积分的体积,是电荷密度,是电流密度,是微小体元素。洛伦兹力密度是单位体积的洛伦兹力,表达为: 。 历史 亨德里克·洛伦兹 1892年,荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹提出洛伦兹力的概念。但是,在洛伦兹之前,就已经有发掘出洛伦兹力方程的形式,特别是在詹姆斯·麦克斯韦的1861 年论文《论物理力线》里的公式 (77): 、 、 ;

安培力和洛伦兹力测试题

安培力和洛伦兹力 一、选择题 1.如图所示,长为2L 的直导线拆成边长相等、夹角为60°的V 形,并置于与其所在平 面相垂直的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B ,当在该导线中通以大小为I 的电流时, 该V 形通电导线受到的安培力大小为( ) A .0 B .0.5BIL C .BIL D .2BIL 2.某同学画的表示磁场B 、电流I 和安培力F 的相互关系如图所示,其中正确的是( ) 3.对磁感应强度的定义式IL F B 的理解,下列说法正确的是 ( ) A .磁感应强度B 跟磁场力F 成正比,跟电流强度I 和导线长度L 的乘积成反比 B .公式表明,磁感应强度B 的方向与通电导体的受力F 的方向相同 C .磁感应强度B 是由磁场本身决定的,不随F 、I 及L 的变化而变化 D .如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F 等于0,则该处的磁感应强度也等于0 4.如图所示,矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内,直导线中的电流方由M 到N ,导线框的ab 边与直导线平行。若直导线中的电流增大,导线框中将产生感应电流,导 线框会受到安培力的作用,则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是( ) A .导线框有两条边所受安培力的方向相同 B .导线框有两条边所受安培力的大小相同 C .导线框所受的安培力的合力向左 D .导线框所受的安培力的合力向右 5.如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a 、b 和c ,各导线中的电流大小相同,其中a 、c 导线中的电流方向垂直纸面向外,b 导线电流方向垂直纸面向内。每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用。关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的是( ) A .导线a 所受安培力的合力方向向右 B .导线c 所受安培力的合力方向向右 C .导线c 所受安培力的合力方向向左 D .导线b 所受安培力的合力方向向左 6.如图所示,有一固定在水平地面上的倾角为θ的光滑斜面,有一根水平放在斜面上的导体棒,长为L ,质量为m ,通有垂直纸面向外的电流I 。空间中存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B 。现在释放导体棒,设导体棒受到斜面的支持力为N ,则关于导体棒的受力分析一定正 确的是(重力加速度为g ) ( ) A .mgsinθ=BIL B .mgtanθ=BIL C .mgcosθ=N -BILsinθ D .Nsinθ=BIL 7、 如图所示,两根长通电导线M 、N 中通有同方向等大小的电流,一闭合线框abcd 位于两平行通电导线所在平面上,并可自由运动,线框两侧与导线平行且等距,当 线框中通有图示方向电流时,该线框将( ) A .ab 边向里,cd 边向外转动 B .ab 边向外,cd 边向里转动 C .线框向左平动,靠近导线M D .线框向右平动,靠近导线N

探究洛伦兹力的表达式

探究洛伦兹力的表达式 开发区一中胡志凌 新课改最推崇的二字便是“探究”,在教材中也有着很多体现,“探究求合力的方法”“探究加速度与力和质量的关系”……当然由于或限于学生的理解能力、或限于高中学校的实验条件、或限于编写者的顾虑等原因,教材也没有拘泥于一味的要求探究,而是采用了陈述和探究相结合的方式。全国各地的高中教师在自己对相关物理知识的理解基础之上,结合教材演绎出了各具特色的不同知识点的探究方案,所以我也凑凑热闹,谈谈我对探究洛伦兹力的表达式的一点思考。 教材本节的题目是《磁场对运动电荷的作用力》,教材中的处理方法是:用生活实例引入新课,演示阴极射线在磁场中的偏转实验观察结果,比照安培力分析总结洛伦兹力的左手定则,利用电流的微观解释结合安培力的知识推导洛伦兹力的表达式,最后研究显像管的工作原理。基本思路吻合教材经常使用的“提出问题----解决问题----实际应用”的思维方式,文字简明扼要,给教师留下了足够自由发挥的空间。本着锻炼学生思维的目的,我在这儿采用了和教材不一样的处理方法。 【教学过程】 一、引课设计 课前小测:如图所示,当一个带正电的粒子沿虚线水平向右飞过时,不考虑地磁场带来的影响,小磁针会如何运动?为什么? 学生很容易答出小磁针的北极会转向纸外,原因是带电粒子的定向移动形成等效电流,从而产生磁场使得小磁针在磁场作用下转动。 顺接学生回答的余韵提出质疑1:既然运动电荷对磁体(磁场)有力的作用,那么磁场对运动电荷有没有力的作用呢? 二、设计并动手实验,观察现象 提出本节课的目标:本节课我们来研究这个力,需要设计实验来验证这个力是否存在,它的大小和方向如何确定,在日常生活中的应用。 探究活动1:首先我们需要设计一个实验来验证这个力是否存在,请同学们分小组讨论设计自己的实验方案。设计的时候要注意:本实验中使用到的实验仪器大家可能没有见过,同学们可以想出你想要达到的功能,然后向全班同学和老师寻求帮助看有没有相应的仪器。 学生通过讨论很容易发现困难所在: 1、需要有能够产生运动电荷的仪器 2、需要想办法让我们看到运动电荷的轨迹 结果老师介绍了阴极射线管,学生很容易就设计了实验方案,并预测了实验可能看到的现象。 三、探究判断洛伦兹力的方向 实验结果表明运动电荷在磁场中受到力的作用,这个力叫做洛伦兹力。 质疑2:为什么运动电荷在磁场中会受到力的作用,和我们已经学过的知识有什么可以联系的地方? 学生轻松回答出:运动电荷形成等效电流会受到安培力的作用,所以运动电荷受到磁场的作用力。 追问质疑3:究竟是因为电流受到安培力而使运动电荷受到洛伦兹力还是运动电荷受到到洛伦兹力而是电流受到安培力?这两个力在本质上有什么关系? 安培力是洛伦兹力的宏观表现 探究活动2:洛伦兹力的方向如何判断?结合三个问题思考 1、洛伦兹力和安培力的关系 2、不同电荷的运动方向和电流方向的关系 3、安培力方向的判断方法。 由学生总结出正负电荷的左手定则,并用前面观察到的实验结果进行验证。

洛伦兹力的大小和方向参考资料

洛伦兹力的大小、方向及公式 一、单项选择题 1.(09年广东理科基础)带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是 ( ) A .洛伦兹力对带电粒子做功 B .洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C .洛伦兹力的大小与速度无关 D .洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 2.有一束电子流沿x 轴正方向高速运动,如图所示,电子流在z 轴上的P 点处所产生的磁场方向是( ) A 、y 轴正方向 B 、y 轴负方向 C 、z 轴正方向 D 、z 轴负方向 3.(泰州市2008届第二学期期初联考)“月球勘探者号”空间探 测器运用高科技手段对月球进行了近距离勘探,在月球重力分布、 取得了新的成果。月球上的磁场极其微弱,通过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹,可分析月球磁场的强弱分布情况。如图是探测器通过月球表面①、②、③、④四个位置时,拍摄到的电子运动轨迹照片(尺寸比例相同),设电子速率相同,且与磁场方向垂直,则可知磁场从强到弱的位置排列正确的是( ) A. ①②③④ B. ①④②③ C. ④③②① D. ③④②① 4.在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动,当它运动到M 点,突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体,碰撞后的运动轨迹应是图中的哪一个?(实线为原轨迹,虚线为碰后轨迹,不计粒子的重力) ( ) 二、双向选择题 5.海南省海口市2010届高三调研测试如图所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向 飞入横截面为一正方形的匀强磁场区,在从ab 边离开磁场的电子中,下列判断正确的是 ( ) A.从b 点离开的电子速度最大 B.从b 点离开的电子在磁场中运动时间最长 C.从b 点离开的电子速度偏转角最大 D.在磁场中运动时间相同的电子,其轨迹线一定重合 6.(烟台市2008届第一学期期末考)如图所示,在x 轴上方存在磁感应强度为B 的匀强磁场,一个电子(质量为m ,电荷量为q )从x 轴上的O 点以速度v 斜向上射入磁场中,速度方向与x 轴的夹角为45°并与磁场方向垂直.电子在磁场中运动一段时间后,从x 轴上的P 点射出磁场. 则 ( )

安培力和洛伦兹力的关系

24.(20分)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。 (1)一段横截面积为S 、长为l 的直导线,单位体积内有n 个自由电子,电子电量为e 。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v 。 (a )求导线中的电流I ; (b )将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B ,导线所受安培力大小为F 安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F ,推导F 安=F 。 (2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m ,单位体积内粒子数量n 为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v ,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系。 (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明) 24.(1)(a )设Δt 时间内通过导体横截面的电量为Δq ,由电流定义,有:neSv t t neSv t q I =??=??= (b )每个自由电子所受的洛仑兹力:F 洛=evB 设导体中共有N 个自由电子:N =n ·Sl 导体内自由电子所受洛仑兹力大小的总和:F =NF 洛=nSl ·evB 由安培力公式,有:F 安=BlI =Bl ·neSv 得:F 安= F (2)一个粒子每与器壁碰撞一次,给器壁的冲量为:ΔI =2mv 如答图3,以器壁上的面积S 为底,以v Δt 为高构成柱体,由题设可知,其内的粒子在Δt 时间内有1/6与器壁S 发生碰撞,碰壁粒子总数为:t nSv N ?=6 1 Δt 时间内粒子给器壁的冲量为:t nSmv l N I ?=?=23 1 面积为S 的器壁受到粒子压力为:t I F ?= 器壁单位面积所受粒子压力为:231nmv S F f == 安培力与洛仑兹力的关系 杨兴国 运动电荷在磁场中受到洛仑兹力,通电导线在磁场中受到安培力,导线中的电流是由大量自由电子的定向移动形成的,安培力与洛仑兹力之间必定存在密切的关系,可以认为安培力是洛仑兹力的宏观表现,洛仑兹力是安培力的微观实质,但不能认为安培力是导线上自由电子所受洛仑兹力的合力,也不能认为安培力是通过自由电子与导线的晶格骨架碰撞产生的. 图中,通电导线置于静止的磁场之中,导线通有电流I ,长为d l 的导线元,所受的安培力为I d l ×B . 从微观的角度看,导线中的自由电子以速度v 向右运动,在洛仑兹力f =-ev ×B 的作用下,以圆周运动的方式向导线下方侧向偏移,使导线下侧出现负电荷的积累;在导线中产生侧向的霍耳电场,霍耳电场对自由电子有作用力,阻碍自由电子作侧向运动.经过一段时间后,自由电子受到的洛仑兹力与霍耳电场力N 平衡,自由电子只沿导线方向作定向运动,此时,-eE +(-ev ×B )=0,霍耳电场的场强 t

磁场---洛伦兹力基础计算

磁场---洛伦兹力基础计算 1、(12分)下左图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B。一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域,最后到达平板上的P点。已知B、v以及P到O的距离l,不计重力,求此粒子的电荷q与质量m之比。 2、如图所示,一束电子流以速率v通过一个处于矩形空间的大小为B的匀强磁场,速度方向与磁感线垂直.且平行于矩形空间的其中一边,矩形空间边长为a和a电子刚好从矩形的相对的两个顶点间通过,求: (1)电子在磁场中的飞行时间? (2)电子的荷质比q/m. 3、如图所示,一个电子(电量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时的速度方向与原来入射方向的夹角是30°,试计算: (1)电子的质量m。(2)电子穿过磁场的时间t。 4、一宽为L的匀强磁场区域,磁感应强度为B,如图所示,一质量为m、电荷量为-q的粒子以某一速度(方向如图所示)射入磁场。若不使粒子从右边界飞出,则其最大速度应为多大?(不计粒子重力) 5、(12分)一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v,沿与x正方向成60°的方向射入第一象限的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限,不计重力。 求:(1)粒子做圆周运动的半径 (2)匀强磁场的磁感应强度B

6、如图所示,在xoy平面有垂直坐标平面的围足够大的匀强磁场,磁感强度为B,一带正电荷量Q的粒子,质量为m,从O点以某一初速度垂直射入磁场,其轨迹与x、y轴的交点A、B到O点的距离分别为a、b,试求: (1)初速度方向与x轴夹角θ. (2)初速度的大小. 7、一电子(e,m)以速度v0与x轴成30°角垂直射入磁感强度为B的匀强磁场中,经一段时间后,打在x轴上的P点,如图所示,则P点到O点的距离为多少?电子由O点运动到P点所用的时间为多少? 8、如图所示,在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角,若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a。求: (1)该带电粒子的电性; (2)该带电粒子的比荷。

高中物理——安培力与洛伦兹力及物理规律

安培力与洛伦兹力在作用效果上有什么不同为什么有时候安培力做功而洛伦兹力不做功 安培力时洛仑兹力的宏观表现。洛仑兹力f=qvB,电流的微观表达式I=nqSv(n 为单位体积自由电子个数,q 为每个电子的电荷量,S 为导线横截面积,v 为自由电子定向移动速率)。一长为L 横截面积为S 的导线,所含自由电子个数为N=SLn ,安培力F=BIL=BnqSvL=(SLn)qvB=(SL,n)即f 安培力为导线中每个电子所受力的洛仑兹力的总和。 洛仑兹力对电荷不做功,但是安培力对导线可以做功,而且安培力又是洛仑兹力的宏观表现,那么为什么呢(这个问题本来就很绞的,很多人读完高中都没搞清楚,所以好好领悟)洛仑兹力对电荷不做功,但是并不代表洛仑兹力的分力对运动电荷不做功。一段导线,假设在磁场中受安培力而水平移动。注意,电子也在沿导线运动。所以根据运动的合成与分解,电子的运动轨迹是斜着的。洛仑兹力是垂直于电子运动轨迹的,所以洛仑兹力一定是斜着的。那么我们就可以将洛仑兹力分解为垂直于导线方向和沿导线方向(既然都预习到这里了,应该知道力的分解吧)。垂直于导线方向的洛仑兹力分力做正功,沿导线方向的分力做负功,这样实现了电能与界械能的转化。正功使导线机械能增加(就是我们看到的安培力做的功),负功阻碍电子运动(即阻碍电流,消耗电能,这部分功体现在电能

的减小上)。并且正功大小一定等于负功大小,这样洛仑兹力的总功才为0。所以我们平时就看到到安培力对导线做功,而洛仑兹力不做功。 还有一点,安培力做正功时,我们可以看到是电能与机械能的转化而不是磁场的能与机械能转化。同时,电流在洛仑兹力的分力作用下受到阻碍,这就是电动机为什么不能使用U=IR 公式的原因,除了电阻对电流的阻碍,这里又多了一个力,因此U=IR不再成立。 一、静电学 二、 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=×10-19C);带电体电 荷量等于元电荷的整数倍 三、 2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力 (N),k:静电力常量k=× 109N?m/C22,Q1、Q2:两点电荷的电 量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用 力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引} 四、 3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){ E:电场强度(N/C),是 矢量(电场的叠加原理) ,q:检验电荷的电量(C)} 五、 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r :源电荷到该位置的 距离( m),Q:源电荷的电量} 六、 5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB 两点在场强方向的距离(m)}

洛伦兹力

3.4磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力 ★教学目标 (一)知识与技能 1、知道什么是洛伦兹力。 2、理解安培力和洛伦兹力的关系,掌握洛伦兹力大小的推理过程。 3、知道洛伦兹力产生条件,会用左手定则判定洛伦兹力的方向。 4、了解洛伦兹力的特点,会推导电荷在磁场中运动的半径和周期。 (二)过程与方法 通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。 (三)情感、态度与价值观 让学生认真体会科学研究思维方法。 ★教学重点 1、掌握洛伦兹力大小的推导过程。 2、会推导电荷在磁场中运动的半径和周期。 ★教学难点 1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。 2、洛伦兹力方向的判断。 ★教学过程 (一)引入新课:同学们,我们首先来观看一下神奇而有美丽的极光。 播放极光的图片。 师:同学们知道极光是怎样形成的吗? 生:来自太阳的高能粒子进入大气后,在地磁场作用下与大气发生作用而产生的。 师:你们知道极光一般出现在什么地方吗? 生:两极等高纬度地区。 师:为什么极光不能在赤道等低纬度地区出现呢? 生:学生好奇。 师:我们通过这一节课的学习就知道这是为什么了。今天我们一起来学习第三章第四节 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力(板书标题) 一.洛伦兹力

我们先来做一个实验。这是一个蹄形磁铁,它周围存在磁场。 这是阴极射线管,它能产生运动电荷。 介绍:阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空,当左右两个电极按标签上的极性接上高压电源时,阴极会发射电子。在电场的加速下飞向阳极,电子束掠射到荧光板上,显示出电子束的轨迹。 演示: 1.没有磁场时电子束是一条直线。 2.用一个蹄形磁铁在电子束的路径上加磁场,尝试不同方向的磁场对电子束径迹的不同影响,并填下表。 通过这个实验我们可以得到什么结论? 结论:磁场对运动电荷有作用力,我们把这一个作用力称为洛伦兹力。 (板书)运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力。 二:洛仑兹力的大小(板书) 师:我们之前学习了磁场对通电导线的作用力,也就是安培力。那么安培力的公式是什么? 生:F=BIL. 师:那当导线中没有电流时,安培力是多大呢? 生:安培力为零。 师:磁场对通电的导线才有作用力,那么这个作用就与电流有关,那么电流是如何形成的呢? 生:电荷的定向移动形成的。 师:之前的实验我们已经证明了磁场对运动电荷也有作用力,也就是洛伦兹力。 那洛伦兹力和安培力有关系吗? 生:有。电流是电荷的定向移动形成的,那么,静止的通电导体在磁场中受到的安培力,在数值上等于大量定向运动电荷受到的洛伦兹力的总和。 建模 师:这就需要我们建立一个模型。而模型的建立,我们总是选择简单的,所以: 磁场:匀强磁场 电流:通以恒定电流的直导线,并与磁场垂直 设有一段长为L,横截面积为S的直导线,单位体

高中物理选修磁场安培力洛伦兹力定稿版

高中物理选修磁场安培 力洛伦兹力 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

选修3-1 磁场练习 姓名:___________分数:___________ 一、选择题(题型注释) 1.空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为R,磁场方向垂直横截 面.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速率v 沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力,该磁场的磁感应强度大小为()A. B. C. D. 2.如图,长为2l的直导线拆成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B,当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为() 3.在以下几幅图中,洛伦兹力的方向判断正确的是: 4.对确定磁场某一点的磁感应强度,根据关系式B=F/IL得出的下列结论中,说法正确的是() A.B随I的减小而增大; B.B随L的减小而增大; C.B随F的增大而增大; D.B与I、L、F的变化无关 5.如图所示,两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I 1与I 2 .与 两导线垂直的一平面内有a、b、c、d四点,a、b、c在两导线的水平连线上且间距相等,b是两导线连线中点,b、d连线与两导线连线垂直.则

(A )I 2受到的磁场力水平向左 (B )I 1与I 2产生的磁场有可能相同 (C )b 、d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下 (D )a 点和 c 点位置的磁感应强度不可能都为零 6.带电为+q 的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是 A .只要速度大小相同,所受洛仑兹力就相同 B .如果把+q 改为-q ,且速度反向大小不变,则洛仑兹力的大小、方向均不变 C .洛仑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 .粒子只受到洛仑兹力作用,其运动的动能可能增大 7.边长为a 的正方形,处于有界磁场如图所示,一束电子以水平速度射入磁场后,分别从A 处和C 处射出,则v A :v C =__________;所经历的时间之比t A :t C =___________ 8.一电子以垂直于匀强磁场的速度v A ,从A 处进入长为d 宽为h 的匀强磁场区域,如图所示,发生偏移而从B 处离开磁场,若电量为e ,磁感应强度为B ,弧AB 的长为L ,则 A .电子在磁场中运动的平均速度是v A B .电子在磁场中运动的时间为A L t v = C .洛仑兹力对电子做功是A Bev h ?

洛伦兹力

第II 卷(非选择题) 请点击修改第II 卷的文字说明 1.(8分)如图所示为一速度选择器,板间存在方向互相垂直的匀强电场和磁场。现有速率不同的电子从A 点沿直线AB 射入板间。平行板间的电压为300 V ,间距为5 cm ,垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T ,问: (1)匀强磁场的方向指向纸面里还是向外? (2)能沿直线通过该速度选择器的电子的速率? 【答案】(1) 垂直于纸面向里(2) 105m/s 【解析】 试题分析:(1)由于电子所受到的电场力向上,由平衡知,洛伦兹力向下,由左手定则判断出 B 的方向垂直于纸面向里(2分) (2)电子受到的洛伦兹力为:F B =evB ,它的大小与电子速率v 有关,只有那些速率的大小刚好使得洛伦兹力与电场力相平衡的电子,才可沿直线KA 通过小孔S 据题意,能够通过小孔的电子,其速率满足下式:evB=eE(2分) 解得:E v B = (1分) 又因为U E d =(2分) 所以U v dB =得v=105m/s (1分) 考点:左手定则、速度选择器、物体平衡、洛伦兹力、电场力 2.(16分)如图所示,在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中,有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直平面内垂直于磁场方向放置,细棒与水平面夹角为α。一质量为m 、带电荷量为+q 的圆环A 套在OO′棒上,圆环与棒间的动摩擦因数为μ,且μ

从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系

从动生电动势的产生看磁场中能量转换及安培力与洛伦兹力的关系 摘要:本文从引起动生电动势的非静电力开始,通过做功分析磁场中能量转换和安培力与洛伦兹力的关系。 关键词:动生电动势;能量;洛伦兹力;做功;霍尔电场在高中物理《磁场》和《电磁感应》两章的学习中,我们常常会遇到这样的问题:磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用,但洛伦兹力不做功,那么动生电动势中能量是如何转换的呢?安培力是洛伦兹力的宏观表现形式,为什么安培力在磁场中可以做功而洛伦兹力不做功呢?洛伦兹力和安培力会引起能量的转换吗?如果能,是如何进行能量的转换呢?笔者针对上述问题进行问答分析。 1 引起动生电动势的非静电力是什么? 电动势是把单位正电荷从电源负极经内部移到正极非静电力所做的功,即:ε=W非q,通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能。导体棒在磁场中做切割磁感线运动产生的感应电动势即动生电动势,《教材》中由法拉第电磁感应定律得出其大小为:ε=BLV。但动生电动势是如何产生的呢?下面我们来分析一下。 如图1,导体棒在磁场中以速度V做切割磁感线运动,带动导体棒中正负电荷以相同速度向右运动,由左手定则知:正电荷受到向上的洛伦兹力,负电荷受到向下的洛伦兹力,从而正负电荷发生重新分布,使导体棒上端由于堆积了正电荷电势升高,下端由于堆积了负电荷电势降低,导体棒上下两端产生了电势差,储存了电能,相当于电源,如图2所示。 洛伦兹力是引起电动势的非静电力,那么,它做功了吗?如图3所示,导体棒MN以速度V匀速向右运动,电子将在洛伦兹力作用下沿导体棒加速运动向外部电路供电,电路中形成电流,设某时刻电子相对于导体棒的运动速度为u,则电子运动的合速度为V合=V 2 u 2,与导体棒成θ角;由左手定则知:电子所受洛伦兹力F=eBV合与速度V合垂直,F可以分解为水平向左的力F1和沿导体棒向下的力F2。而F2=Fsinθ=eBV合sinθ=eBV为恒力,故其把单位电荷从M端移动到N端做功为:W=F2Le=eBVLe=BLV,与由法拉第电磁感应定律推导出的表达式一致,所以引起动生电动势的非静电力是洛伦兹力沿导体棒的分力,并且该力移动电荷做功把其它形式的能转化为电能向电路供电。 2 产生动生电动势的过程中,能量是如何转换的呢?洛仑兹力做功了吗? 在产生电动势ε=BLV的过程中,移动电荷靠的是洛伦兹力的分力(非静电力F2),而洛伦兹力不做功,其能量是如何转换的呢? 如图3所示,洛伦兹力F始终与V合垂直,沿左下方,对电荷不做功。但在电荷移动的过程中, F 水平向左的分力F1与导体棒垂直,对电荷做负功,消耗其它能量(动能);F沿导体棒向下的分力F2充当非静电力对电荷做正功,将其它形式的能(导体棒的动能)转化为电能。可作如下定量计算: 对任意时刻,外力克服F1做功的功率:

安培力和洛伦兹力的关系

安培力和洛伦兹力的关 系 文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

24.(20分)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。 (1)一段横截面积为S 、长为l 的直导线,单位体积内有n 个自由电子,电子电量为e 。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v 。 (a )求导线中的电流I ; (b )将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B ,导线所受安培力大小为F 安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F ,推导F 安=F 。 (2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m ,单位体积内粒子数量n 为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v ,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系。 (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明) 24.(1)(a )设Δt 时间内通过导体横截面的电量为Δq ,由电流定义,有: neSv t t neSv t q I =??=??= (b )每个自由电子所受的洛仑兹力:F 洛=evB 设导体中共有N 个自由电子:N =n ·Sl 导体内自由电子所受洛仑兹力大小的总和:F =NF 洛=nSl ·evB 由安培力公式,有:F 安=BlI =Bl ·neSv 得:F 安= F (2)一个粒子每与器壁碰撞一次,给器壁的冲量为:ΔI =2mv 如答图3,以器壁上的面积S 为底,以v Δt 为高构成柱体,由题设可知,其内的粒 子在Δt 时间内有1/6与器壁S 发生碰撞,碰壁粒子总数为:N

初中物理洛伦兹力知识点总结

初中物理洛伦兹力知识点总结 初中物理洛伦兹力知识点总结 洛伦兹力左手定则将左手掌摊平,让磁感线穿过手掌心,四指表示正电荷运动方向,则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。但须注意,运动电荷是正的,大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。反之,如果运动电荷是负的,仍用四指表示电荷运动方向,那么大拇指的指向的反方向为洛伦兹力方向。另一种对负电荷应用左手定则的方法是认为负电荷相当于反向运动的正电荷,用四指表示负电荷运动的反方向,那么大拇指的指向就是洛伦兹力方 1.洛伦兹力左手定则 2.洛伦兹力公式 3.洛伦兹力和安培力 将左手掌摊平,让磁感线穿过手掌心,四指表示正电荷运动方向,则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。但须注意,运动电荷是正的,大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。反之,如果运动电荷是负的,仍用四指表示电荷运动方向,那么大拇指的指向的反方向为洛伦兹力方向。

另一种对负电荷应用左手定则的方法是认为负电荷相当于反向运动的正电荷,用四指表示负电荷运动的反方向,那么大拇指的指向就是洛伦兹力方向。 f=qvB q、v分别是点电荷的电量和速度;B是点电荷所在处的磁感应强度。v与B方向不垂直时,洛伦兹力的大小是f=|q|vBsinθ,其中θ是v和B的夹角。 方程的积分形式为F=∫v(pE+J×B)dr 1、洛伦兹力:运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力,即磁场对运动电荷的作用力。荷兰物理学家洛仑兹(1853-1928)首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点,为纪念他,人们称这种力为洛仑兹力。 洛伦兹力的公式是f=qvB(适用条件:磁场是匀强磁场,v与B 方向垂直)。式中q、v分别是点电荷的电量和速度;B是点电荷所在处的磁感应强度。v与B方向不垂直时,洛伦兹力的大小是f=|q|vBsinθ,其中θ是v和B的夹角。洛伦兹力的方向遵循左手定则。

安培力和洛伦兹力

安培力与洛伦兹力 1.如图所示,一金属直杆MN 两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN 与线圈均处于竖直平面内,为使MN 垂直纸面向外运动,可以( ) A .将a 、c 端接在电源的正极,b 、d 端接在电源的负极 B .将a 、c 端接在电源的负极,b 、d 端接在电源的正极 C .将a 、d 端接在电源的正极,b 、c 端接在电源的负极 D .将a 、c 端接在交流电源的一端,b 、d 端接在交流电源的另一端 2.如图所示两根平行放置的长直导线a 和b 载有大小相等、方向相反的电流。A 受到的磁场力大小为1F 。当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a 受到的磁场力大小变为2F 。则此时b 受到的磁场力大小变为( ) A.2F 1F 2F C.1F +2F 1F 2F 3.如图(a )所示,导线abc 为垂直折线,其中电流为I ,ab=bc=L ,导线所在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B ,求导线abc 所受安培力的大小和方向 4.如图所示,一段导线abcd 位于磁感应强度为B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ,且∠abc=∠bcd=135°。流经导线的电流为I ,方向如图中箭头所示。导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力( )

A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)IBL B.方向沿纸面向上,大小为(21-)IBL C.方向沿纸面向下,大小为(2+1)IBL D.方向沿纸面向下,大小为(21-)IBL 5.在光滑的绝缘面上放置一根质量为m 的长直通电导体棒,电流方向垂直纸面向里,如图所示,欲使导体棒静止,在斜面上施加匀强磁场的方向可能为( ) A.竖直向上 B.竖直向下 C.垂直斜面向上 D.水平向右 6.质量为m 的通电细杆置于倾角为θ的导轨上,导轨宽度为d ,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有垂直于纸面向里的电流通过杆,杆恰好静止于导轨上,在如图所示的A 、B 、C 、D 四个图中,杆与导轨间的动摩擦力一定不为零的是( ) A B C D 7.把一通电直导线放在蹄形磁铁的磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通以电流I 时,导线的运动情况从上往下看是( ) A.顺时针方向转动,同时下降 B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升 8.通有电流的导线1L 和2L 处在同一平面(纸面)内,1L 是固定的,2L 可绕垂直纸面的固

安培力和洛伦兹力检测试题

物理测试卷(安培力和洛伦兹力) 试题容安培力和洛伦兹力 一、选择题(20*2=40分) 1、如图所示,长为2l的直导线拆成边长相等、夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁场的 磁感应强度为B,当在该导线以大小为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为( C ) A.0 B.0.5BIl C.BIl D.2Bil 2、某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示,其中正确的是( D ) 3、对磁感应强度的定义式的理解,下列说确的是( C ) A.磁感应强度B跟磁场力F成正比,跟电流强度I和导线长度L的乘积成反比 B.公式表明,磁感应强度B的方向与通电导体的受力F的方向相同2 C.磁感应强度B是由磁场本身决定的,不随F、I及L的变化而变化 D.如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F等于0,则该处的磁感应强度也等于0 4、如图2所示,矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面,直导线中的电流方由M到N,导线框的ab边 与直导线平行。若直导线中的电流增大,导线框中将产生感应电流,导线框会受到安培力的作用,则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是(BD ) A.导线框有两条边所受安培力的方向相同 B.导线框有两条边所受安培力的大小相同 C.导线框所受的安培力的合力向左

A.一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用,则该处的磁感应强度一定为零 B.一小段通电导体在磁场中某处受到的磁场力越小,说明该处的磁感应强度越小 C.磁场中某点的磁感应强度方向,就是放在该点的一小段通电导体所受磁场力方向 D.磁场中某点的磁感应强度的大小和方向与放在该点的通电导线所受磁场力无关 11、在下四图中,标出了匀强磁场B的方向、通电直导线中电流I的流向,以及通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是(AC ) 12、如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=1350。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( A ) A.方向沿纸面向上,大小为(+1)ILB B.方向沿纸面向上,大小为(-1)ILB C.方向沿纸面向下,大小为(+1)ILB D.方向沿纸面向下,大小为(-1)ILB 13、如图2所示,一个带正电的粒子沿x轴正向射入匀强磁场中,它所受到的洛伦兹力方向沿y轴正向,则磁场方向( D ). A.一定沿z轴正向 B.一定沿z轴负向 C.一定与xOy平面平行且向下 D.一定与xOz平面平行且向下 14、如图所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面为一正方形的匀强磁场区,在从ab边离开磁场的电子中,下列判断正确的是(AD ) A.从b点离开的电子速度最大

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