公式推导 特点 洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直,洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向,不改变速度的大小,对电荷不做功。 例1. 关于洛伦兹力做功的情况,下列说法正确的是() A 洛伦兹力可能做正功。 B 洛伦兹力可能做负功。 C 洛伦兹力可能做功。 D 洛伦兹力一定不做功。 解析:D,洛伦兹力不做功。 洛伦兹力与安培力的关系 安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观解释。 电流是带电粒子定向运动形成的,通电导线在磁场中受到磁场力(安培力)的作用,揭示了带电粒子在磁场中运动时要受磁场力作用的本质。 大小关系F安=NF洛。 式中的N是导体中的定向运动的电荷数。 洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向可用左手定则来判断:伸开左手,使大拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线垂直穿过手心,若四指指向正电荷运动的方向,则大拇指所指的方向就是正电荷所受的洛伦兹力的方向。若沿该方向运动的是负电荷,则它所受的洛伦兹力的方向与正电荷恰好相反。 说明 1、我们只研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况,由左手定则可知,洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直,又与电荷的运动方向垂直,即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面。 2、由于洛伦兹力F总是跟运动电荷的速度方向垂直,所以洛伦兹力对运动电荷不做功,洛伦兹力只能改变电荷速度的方向,不能改变速度的大小。 例2、质量为m、带电荷量为q的小物块,从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,如图所示.若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说法中正确的是( ) A.小物块一定带正电荷 B.小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动 C.小物块在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动 D.小物块在斜面上下滑过程中,当小物块对斜面压力为零时的速率为 解析:C,已知小物块下滑某时刻对斜面作用力恰好为零,由左手定则可知小物块带负电,A错误;对小物块下滑过程受力分析如图所示,物块向下加速v增大,F洛也在增大, 例3、质量为m、电荷量为q的带正电小球,从倾角为θ的粗糙绝缘斜面(µ<tanθ)上由静止下滑,斜面足够长,整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中,其磁感强度为B,如图所示。带电小球运动过程中,下面说法中正确的是( ) A.小球在斜面上运动时做匀加速直线动 B. 小球在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动 C.小球最终在斜面上匀速运动 D.小球在斜面上下滑过程中,当小球对斜面压力刚好为零时的速率为 解析:BD,据题意,小球运动过程中受到重力,支持力、摩擦力和垂直斜面向上的洛伦兹力,小球加速度为:,小球做加速运动,则加速度也增加,故选项AC错误而选项B正确; 当小球对斜面压力为0时,有:,速度为:,故选项D正确。 例4、如图所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向里的匀强磁场B中。质量为m、带电量为+q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。对滑块下滑的过程,下列判断正确的是( ) A.滑块受到的洛仑兹力方向垂直斜面向上 B.滑块受到的摩擦力大小不变 C.滑块一定不能到达斜面底端 D.滑块到达地面时的动能与B的大小有关 解析:D,据题意,滑块受到的洛伦兹力由左手定则可以确定为:垂直斜面向下,故选项A错误; 滑块受到的摩擦力为:,速度变化则摩擦力也是变化的,故选项B错误; 如果重力做功大于摩擦力做功,滑块能达到斜面底端,故选项C错误; 据动能定理可知选项D正确。 例5、如图,光滑半圆形轨道与光滑曲面轨道在B处平滑连接,前者置于水平向外的匀强磁场中,有一带正电小球从A静止释放,且能沿轨道前进,并恰能通过半圆形轨道最高点C.现若撤去磁场,使球从静止释放仍能恰好通过半圆形轨道最高点,则释放高度H′与原释放高度H的关系是( ) A.H′<H B.H′=H C.H′>H D.无法确定 解析:C,有磁场时,设小球刚好通过最高点C时的速度为v,则小球在最高点有: ,显然, R为半圆形轨道半径,根据动能定理得, 解得. 没有磁场时,小球刚好通过最高点时的速度,根据动能定理有:,,所以,选项C正确. ▍ 编辑:Wulibang(ID:2820092099) ▍ 来源:综合网络 |
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