河南省确山县第二高级中学高中物理 3运动电荷在磁场中受到的力 5页

运动电荷在磁场中受到的力 ‎ 教学主题】3.5运动电荷在磁场中受到的力 ‎【教学目标】‎ 1. 会用左手定则判断洛伦兹力的方向 2. 会计算洛伦兹力的大小 ‎【知识梳理】‎ ‎1、洛伦兹力的方向和大小 ‎（1）、洛伦兹力： ‎ ‎（2）、洛伦兹力方向的判断——左手定则 伸开 手，使大拇指和其余四指 且处于 内，把手放入 中，让磁感线 穿入手心，若四指指向 电荷运动的方向，那么 方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；负电荷受力的方向与正电荷相反.‎ 洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力始终不做功 ‎（3）、洛伦兹力的大小 ‎（a）当粒子运动方向与磁感应强度平行时（v//B） F =‎ ‎（b）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（v┴B） F =‎ ‎（c）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时 F = ‎ ‎2、显像管的工作理 ‎（1）原理 ： ‎ ‎（2）构造 ：由 、 、 等组成 学习过程 ‎1.知识点一 洛仑兹力的定义 ‎⑴ 磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。‎ ‎⑵ 安培力是大量电荷所受洛仑兹力的宏观体现。‎ ‎[观察实验] 演示阴极射线在磁场中的偏转现象。‎ ‎1）不加磁场 ‎2）射线与磁场垂直 磁场对电流有安培力，而电流是电荷定向移动形成的，故磁场对运动电荷有作用力。大量电荷洛仑兹力集中表现成宏观的安培力。‎ ‎2.知识点二 洛仑兹力的大小 问题1：如何定量描述洛仑兹力的大小？‎ 可以建立如下的电流物理模型，推导出洛伦兹力的计算式：‎ 宏观 微观 设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度B的匀强磁场中 ‎1.这段导线中电流I的微观表达式是多少？‎ I=‎ ‎2.这段导体所受的安培力为多大？‎ F=‎ ‎3.这段导体中含有多少自由电荷数？‎ N=‎ ‎4.每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？‎ 从微观角度看，导体中运动的电荷受洛仑兹力作用，所有运动电荷受洛仑兹力的总体效应表现为导线受的安培力，设每个运动电荷的洛仑兹力为f，由此必然有：‎ v ‎+q ‎ f= （引导学生分析f=qvB的适用条件）‎ 问题2：‎ ‎①f=qvB的适用条件如何？‎ ‎②当电荷速度V的方向与磁感应强度B的方向平行时，洛伦兹力f又怎样？‎ ‎③运动电荷在磁场中一定受洛仑兹力的作用吗？为什么？（实验观察阴极射线 ∥B 现象）‎ 结论：‎ ‎①当电荷运动方向与磁场方向平行时，运动电荷虽然在磁场中，但不受洛仑兹力作用 ‎②当电荷运动方向与磁场方向垂直时，运动电荷受洛仑兹力最大fmax=qvB。‎ ‎【教师释疑】一般我们只要求计算垂直入射情况下洛仑兹力的大小，了解以一般角度射入磁场，洛仑兹力介于0与fmax之间。电荷受到的洛仑兹力为零的可能情况①静止②∥B。‎ ‎【典型例题】‎ 例1.电子的速率v=3×‎106 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？‎ 例2.下列说法正确的是：（ ）‎ A、运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛仑兹力的作用 B、运动电荷在某处不受洛仑兹力，则该处的磁感应强度一定为零 C、电荷受到洛仑兹力，该电荷一定是运动的 D、电荷受到洛仑兹力，该电荷相对磁场一定是运动的 ‎3.知识点三 洛仑兹力的方向 洛仑兹力的方向也可以由左手定则判定 例3.用安培定则判断安培力的方向，探究用安培定则判断洛伦兹力的方向 v v f f 当堂检测 选择题：‎ ‎1、关于带电粒子所受洛仑兹力f、磁感应强度B和粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（ ）‎ A、f、B、v三者必定均相互垂直 B、f必定垂直于B、v，但B不一定垂直v C、B必定垂直于f，但f不一定垂直于v D、v必定垂直于f，但f不一定垂直于B ‎2、有关电荷受电场力和洛仑兹力的说法中，正确的是（ ）‎ A、电荷在磁场中一定受磁场力的作用 B、电荷在电场中一定受电场力的作用 C、电荷受电场力的方向与该处电场方向垂直 D、电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直 ‎3、两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：4，电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为（ ）‎ A、2：1 B、1：‎1 C、1：2 D、1：4‎ ‎4、如图所示，在电子射线管上方平行放置一通电长直导线，则电子射线将（ ）‎ A、向上偏 B、向下偏 C、向纸内偏 D、向纸外偏 ‎5、图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v水平射入，为使粒子流经磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这处电场场强大小和方向的说法中，正确的是（ ）‎ A、大小为B/v，粒子带正电时，方向向上 B、大小为B/v，粒子带负电时，方向向上 C、大小为Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关 D、大小为Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关