3.5.3 洛伦兹力的应用 课件-2022-2023学年高二上学期物理教科版选修3-1

§3、5 洛伦兹力的应用 物理组：郭建强 带电粒子运动的综合应用 例题六、一个质量为m=0.1g的小滑块，带有q=5×10－4C的电荷量，放置在倾角α=30°的光滑绝缘斜面上，斜面固定且置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g取10m/s2)．求： (1)小滑块带何种电荷？ (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？ (3)该斜面长度至少多长？ 一、带电粒子在磁场中的直线运动 例题七、（多选）如图所示，粗糙的足够长直绝缘杆上套有一带电小球，整个装置处在由水平向右匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场组成的足够大复合场中，小球由静止开始下滑，则下列说法正确的是(　　 ) A．小球的加速度先增大后减小 B．小球的加速度一直减小 C．小球的速度先增大后减小 D．小球的速度一直增大，最后保持不变 AD 练习3、（多选）如图所示，空间中存在正交的匀强电场E和匀强磁场B(匀强电场水平向右)，在竖直平面内从a点沿ab、ac方向抛出两带电小球(不考虑两带电球的相互作用，两球电荷量始终不变)，关于小球的运动，下列说法正确的是(　 　) A．沿ab、ac方向抛出的带电小球都可能做直线运动 B．只有沿ab抛出的带电小球才可能做直线运动 C．若有小球能做直线运动，则它一定是匀速运动 D．两小球在运动过程中机械能均守恒 AC 练习4、（多选）如图所示，在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带正电荷的小球，管道半径略大于球体半径，整个管道处于方向与管道垂直的水平匀强磁场中；现给球施加一个水平向右的初速度v0，以后小球的速度随时间变化的图像可能正确的是( 　 　) ACD 二、临界问题分析 例题八、如图所示，宽度为d的有界匀强磁场，其磁感应强度为B，MM′和NN′是它的两条边界线.现有质量为m、电荷量为q的带负电粒子沿图示方向垂直磁场方向射入，要使粒子不能从边界NN′射出，则粒子入射速率v的最大值 例题九、如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O方向垂直磁场射入一速度方向跟ad边夹角θ=30°、大小为v0的带电粒子，已知粒子质量为m、电量为q，ab边足够长，ad边长为L，粒子的重力不计。求： ⑴、粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围。 ⑵、粒子在磁场中运动的最长时间。 v0 O a b c d v0 O a b c d V0 O a b c d θ 300 600 ● ● 练习5、长为l 的水平极板间有如图所示的匀强磁场，磁感强度为B，板间距离也为l 。现有一质量为 m 、带电量为 +q 的粒子从左边板间中点处沿垂直于磁场的方向以速度 v0射入磁场，不计重力。要想使粒子不打在极板上，则粒子进入磁场时的速度v0 应满足什么条件? l l v a b c d ∴ v0 ＜ q B l / 4 m 或 v0 ＞ 5 q B l / 4 m 练习6、如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸里，磁感应强度为B.一带负电的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ.求： （1）该粒子射出磁场的位置； （2）该粒子在磁场中运动的时间.（所受重力不计） θ θ 三、带电粒子在复合场中的运动 例题十、如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E= N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B=0.5T。有一带正电的小球，质量m=1×10－6kg，电荷量q=2×10－6C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g=10m/s2。 求：(1)小球做匀速直线运动的速度v (2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所 在的这条电场线经历的时间t。 v＝20 m/s θ=60° 例题十一、如图所示，虚线MN为匀强电场和匀强磁场的分界线，匀强电场场强大小为E，方向竖直向下且与边界MN成θ＝45°角，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，在电场中有一点P，P点到边界MN的竖直距离为d。现将一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P处由静止释放(不计粒子所受重力，电场和磁场范围足够大)。求： (1)粒子第一次进入磁场时的速度大小； (2)粒子第一次出磁场处到第二次进磁场处的距离； (3)若粒子第一次进入磁场后的某时刻， 磁感应强度大小突然变为B′，但方向 不变，此后粒子恰好被束缚在该磁场 中，则B′的最小值为多少？ 练习7、如图，在xOy坐标系的0≤y≤d的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场，在d≤y≤2d的