高中物理 第三章 第5節(jié)《運動電荷在磁場中受到的力》課件 新人教版選修31

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1、同步導同步導學方案學方案課后強課后強化演練化演練第5節(jié)運動電荷在磁場中受到的力 1洛倫茲力：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)方向的判斷左手定則 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)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向(或負電荷運動的反方向)，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教教 材材 要要 點點 解解 讀讀對應(yīng)學生用書對應(yīng)學生用書P94 (2)洛倫茲力的方向 洛倫茲力的方向既與磁場方向垂直，又與電荷的運動方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于B和v兩者所決定的平面 (3)對洛倫茲力方向的理解 決定洛

2、倫茲力方向的因素有三個：電荷的電性(正、負)，速度方向、磁感應(yīng)強度的方向當電性一定時，其他兩個因素決定洛倫茲力的方向，如果只讓一個因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時讓兩個因素相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔?F、B、v三者方向間關(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洛倫茲力的大小 (1)洛倫茲力大小的推導過程 如圖所示，設(shè)有一段長度為L的通電導線，垂直放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中若導線中的電流為I，則該導線所受的安培力大小為F安ILB. (2)洛倫茲力的表達式 在一般情況下，當電荷運

3、動的方向與磁場方向的夾角為時，電荷所受洛倫茲力的大小為FqvBsin，其中為電荷速度方向與磁感應(yīng)強度方向的夾角 當電荷的運動方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力最大，F(xiàn)qvB. 當電荷的運動方向與磁場方向平行時，F(xiàn)洛0. 當電荷的運動方向與磁場方向成夾角時，洛倫茲力的大小在零到qvB之間 (3)洛倫茲力的特點 運動的電荷才有可能受到洛倫茲力，靜止的電荷在磁場中不受洛倫茲力 洛倫茲力的大小和方向都與帶電粒子的運動狀態(tài)有關(guān) 4洛倫茲力與安培力的關(guān)系 (1)洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) (2)盡管安培力是自由電荷定向移動時受到的洛倫

4、茲力的宏觀表現(xiàn)，但不能簡單地認為安培力就等于所有定向移動的電荷所受洛倫茲力的合力，只有當導體靜止時才能這樣認為 (3)洛倫茲力恒不做功，但安培力卻可以做功可見安培力與洛倫茲力既有聯(lián)系，也有區(qū)別 5洛倫茲力與電場力的比較洛倫茲力洛倫茲力電場力電場力作用作用條件條件運動電荷的速度方向與運動電荷的速度方向與B B不平行時，運動電荷才不平行時，運動電荷才受到洛倫茲力受到洛倫茲力帶電粒子只要處在帶電粒子只要處在電場中，就一定受電場中，就一定受到電場力到電場力大小大小方向方向F Fq qvB Bsinsin，方向與，方向與B B垂直，與垂直，與v垂直，用左手垂直，用左手定則判斷定則判斷F FqEqE，F(xiàn)

5、F的方向與的方向與E E同向或反向同向或反向特點特點洛倫茲力永不做功洛倫茲力永不做功電場力可做正功、電場力可做正功、負功或不做功負功或不做功相同相同點點反映了電場和磁場都具有力的性質(zhì)反映了電場和磁場都具有力的性質(zhì) 洛倫茲力的方向時刻與速度方向垂直時，一定不做功 1結(jié)構(gòu) 如圖所示為電視顯像管的原理示意圖(俯視圖)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 2掃描 在電視顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)有兩對線圈，叫做偏轉(zhuǎn)線圈，偏轉(zhuǎn)線圈中通入大小方向按一定規(guī)律變化的電流，分別在豎直方向和水平方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強弱都在不斷變化，因此電子束打在熒光屏上的光點就像如

6、圖所示那樣不斷移動，這種電子技術(shù)叫做掃描 電子束在熒光屏上掃描一行后，迅速返回(如圖中虛線所示)，再做下一行掃描，直到熒光屏的下端 3電視顯像管的工作原理 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)磁場作用下，電子束在熒光屏上掃描 電子束從最上一行到掃描到最后一行叫做一場，電視機中每秒要進行50場掃描，因為人眼的“視覺暫留”，所以我們會感覺整個熒光屏都在發(fā)光.在如圖所示的各圖中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度均為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解解 題題 方方 法法 指指 導導對應(yīng)學生用書對應(yīng)學生用書P95 【分析】應(yīng)用

7、左手定則判斷洛倫茲力方向，根據(jù)公式FqvB求洛倫茲力大小 【方法總結(jié)】 (1)明確磁場方向與運動電荷的電性 應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力的方向 應(yīng)用左手定則時，若運動電荷是正電荷，四指應(yīng)指向正電荷的運動方向，若是負電荷，四指指向負電荷運動的反方向 (2)若運動電荷的速度v的方向與磁感應(yīng)強度B的方向垂直，則洛倫茲力的大小為FqvB. 若運動電荷的速度v的方向與磁感應(yīng)強度B的方向不垂直時，設(shè)夾角為，則電荷所受的洛倫茲力大小為FqvBsin. 若運動電荷的速度v的方向與磁感應(yīng)強度B的方向平行，則洛倫茲力的大小為F0.有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的小球停在絕緣平面上，并處在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面

8、向里的勻強磁場中，如圖所示為了使小球飄離平面，勻強磁場在紙面內(nèi)移動的最小速度應(yīng)為多少？方向如何？一個帶正電的小球以速度v0沿光滑的水平絕緣桌面向右運動，飛離桌子邊緣后，通過勻強磁場區(qū)域，落在地板上，磁場方向垂直紙面向里(如圖所示)，其水平射程為s1，落地速度為v1；撤去磁場后，其他條件不變，水平射程為s2，落地速度為v2，則() As1s2 Bs1s2 Cv1v2 Dv1v2【答案答案】BC 【方法總結(jié)】 洛倫茲力F總是跟運動電荷的速度方向垂直，所以洛倫茲力對運動電荷永不做功，洛倫茲力只改變電荷速度的方向，不能改變電荷速度的大小在涉及功的計算時，不考慮洛倫茲力，但應(yīng)注意，洛倫茲力自己不做功，但

9、可以影響其他力的做功情況如圖所示，一個用細線懸吊著的帶電小球，在垂直于勻強磁場方向的豎直面內(nèi)擺動，圖中B為小球運動的最低位置，則() A小球向右和向左運動通過B點時，小球的加速度相同 B小球向右和向左運動通過B點時，懸線對小球的拉力相同 C小球向右和向左運動通過B點時，具有的動能相同 D小球向右和向左運動通過B點時，具有的速度相同答案：答案：AC默默 讀讀 聯(lián)聯(lián) 想想 記記 憶憶對應(yīng)學生用書對應(yīng)學生用書P96 1.如圖所示的是磁感應(yīng)強度B、正電荷速度v和磁場對電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖(其中B垂直于F與v決定的平面，B、F、v兩兩垂直)其中正確的是()課課 堂堂 鞏鞏 固固 訓訓 練練

10、對應(yīng)學生用書對應(yīng)學生用書P96 解析：由左手定則可知D圖正確，假設(shè)已知負電荷的運動方向，四指指示的方向應(yīng)與速度方向相反 答案：D 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，電量之比為1 2，則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為() A2 1B1 1 C1 2D1 4 解析：帶電粒子的速度方向與磁感線方向垂直時，洛倫茲力FqvB.與電荷量成正比，與質(zhì)量無關(guān)，C項正確 答案：C 3(2013杭州高二檢測)有關(guān)電荷受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是() A電荷在磁場中一定受磁場力的作用 B電荷在電場中一定受電場力的作用 C電荷受電場力的方向與該處電場方向垂直 D電荷若受磁場力，則受力方向與該處磁場方向垂直 解析：電荷在電場中一定受電場力作用，但在磁場中，只有電荷運動并且運動方向與磁場方向不平行時才受磁場力作用，A錯、B對電荷受電場力的方向與電場方向相同或相反，電荷若受磁場力，則磁場力方向與磁場方向一定垂直，C錯、D對 答案：BD 4有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為1.2 T，方向由南指向北，如有一質(zhì)子沿豎直向下的方向進入磁場，磁場作用在質(zhì)子上的力為9.61014 N，則質(zhì)子射入時速度為多大？將在磁場中向哪個方向偏轉(zhuǎn)？答案：答案：5105 m/s向東向東