一轮复习-导学案43-安培力 洛伦兹力-教师版

高中物理选修3-1学案：微型专题7 洛伦兹力作用下的实例分析

微型专题7 洛伦兹力作用下的实例分析 [学科素养与目标要求] 物理观念：知道速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计的工作原理． 科学思维：进一步了解洛伦兹力在科技生活中的应用，提高学生的综合分析和计算能力．科学态度与责任：体会洛伦兹力的应用实例给现代科技生活带来的变化． 一、速度选择器 1．装置及要求 如图1，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧射入，不计粒子重力． 图1

2．带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE ＝q v B ，即v ＝E B . 3．速度选择器的特点 (1)v 的大小等于E 与B 的比值，即v ＝E B .速度选择器只对选择的粒子速度有要求，而对粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求． (2)当v ＞E B 时，粒子向F 洛方向偏转，F 电做负功，粒子的动能减小，电势能增大． (3)当v ＜E B 时，粒子向F 电方向偏转，F 电做正功，粒子的动能增大，电势能减小． 例 1 在两平行金属板间，有如图2所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒子以速度v 0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过．供下列各小题选择的选项有：

图2 A．不偏转 B．向上偏转 C．向下偏转 D．向纸内或纸外偏转 (1)若质子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________． (2)若电子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将________． (3)若质子以大于v0的速度从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________． (4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两板左侧正中央射入时，电子将________． [[答案]](1)A(2)A(3)B(4)C [[解析]]设带电粒子的带电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感应强度为B.带电粒子以速度v0从左侧垂直射入正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所受电场力方向向下，大小为qE；所受磁场力方向向上，大小为Bq v0.沿直线匀速通过时， ，即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其带电荷量无关．如果显然有Bq v0＝qE，v0＝E B 粒子带负电荷，所受电场力方向向上，磁场力方向向下，上述结论仍然成立．所以，第(1)(2)两小题应选A.若质子以大于v0的速度从左侧射向两板之间，所受磁场力将大于电场力，质子带正电荷，将向上偏转，第(3)小题应选B.磁场的磁感应强度B增大，其他条件不变，电子所受磁场力大于电场力，电子带负电荷，所受磁场力方向向下，将向下偏转，所以第(4)小题应

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

高中物理 《磁场》导学案

高中物理会考复习《磁场》复习案 【文本研读案】 知识点一、磁场的性质: 磁体与磁体间、磁体与通电导体间、通电导体与通电导体间的相互作用，是通过 发生的。它的性质是对放入其中的磁极或电流有______ 的作用。 知识点二、磁感线 磁感线是一些有方向的，每一点的切线方向都跟该点的 __ 方向一 致。 磁感线的特点： 1.磁感线________闭合曲线，在磁体的外部磁感线由_____极出发，回到_____极。在磁体 的内部磁感线则由 _极指向______极。 2.任意两条磁感线不__________。 3.磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线的地方磁场强，磁感线的地方磁场 弱。 4.匀强磁场的磁感线是等间距的______线。 知识点三、安培定则： 1.直线电流的磁感线分布：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与______方向一致， 弯曲的_________所指的方向就是磁感线环绕的方向。 2.环形电流的磁感线分布：让右手弯曲的四指与____________的方向一致，伸直的拇指所指 的方向就是圆环轴线上___________的方向。 3.通电螺线管的磁感线分布：右手握住螺线管，让弯曲的四指与通电螺线管的电流方向一 致，伸直的拇指所指的方向就是___________________的方向。从外部看，通电螺线管的磁 场相当于________磁铁的磁场，用安培定则时，拇指所指的方向是磁场的______极的方向。 知识点四、磁感应强度：描述磁场强弱的物理量叫磁感应强度. 1.磁感应强度的方向：小磁针静止时极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向， 即磁场方向。 2.磁感应强度的大小：B=________。 3.磁感应强度的单位是，简称，符号。 4.在匀强磁场中，磁感应强度的大小和方向处处______。 知识点五、安培力：磁场对通电导线的作用力通常称为安培力. 1.安培力的大小： （1）当导线与磁场方向垂直时，安培力最大， F安= （2）当导线与磁场方向平行时，安培力最小， F安= 2.安培力的方向判断──左手定则：

高中物理 3.3 探究安培力学案 粤教版选修3-1

3.3 探究安培力学案（粤教版选修3-1） 一、安培力的方向 1．磁场对电流的作用力称为________． 2．通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用__________定则来判断：伸开__________手使大拇指跟其余四指______，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让__________垂直穿入手心，并使伸开的四指指向________的方向，那么大拇指所指的方向就是______________________________的方向． 二、安培力的大小 1．物理学规定，当通电导线与磁场方向______时，通电导线所受安培力F跟________和 ______的乘积的比值叫做磁感应强度；用B表示，则B＝________. 2．磁感应强度B的单位是____________，符号是____．其方向为______，是____量．3．如果磁场的某一区域里，磁感应强度大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做______．4．在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，电流所受安培力F＝________. 三、磁通量 1．磁感应强度B与面积S的______叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示，则有Φ＝________，其中S为垂直______方向的面积． 2．磁通量的单位是________，符号是______. 一、安培力的方向 [问题情境] 通过上一节课的学习我们知道磁场对电流有力的作用，为了表彰和纪念安培在这方面作出的杰出贡献，人们把磁场对电流的作用力称为安培力． 1．通电直导线与磁场平行时，导线受安培力吗？ 2．通过课本实验与探究得到通电直导线与磁场方向垂直时，安培力沿什么方向？安培力的方向与哪些因素有关？ [要点提炼] ______手定则——安培力的方向判断 伸开______手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌处在同一个平面内；把手放入磁场中让______垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． [问题延伸] 安培定则又称______手螺旋定则，是判断电流产生的磁场方向的；左手定则是判断电流在磁场中所受安培力方向的． 二、安培力的大小 [问题情境] 1.当通电导线与磁场垂直时、平行时、斜交时，所受安培力相同吗？何时最大？何时最小？2．本节中我们只研究什么情况下的安培力的大小？ 3．回顾描述电场强弱的物理量是什么？它是怎样定义的？能否用类似的方法来定义一个描述磁场强弱的物理量？

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

2020-2021年高二物理 洛伦兹力导学案

2019-2020年高二物理洛伦兹力导学案 教学目标 知道什么是洛伦兹力。知道影响洛伦兹力方向的因素。 会用左手定则判断带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的方向。 了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用。 【知识回顾】 判断下列图中安培力的方向 若已知上图中：B=4.0×10-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A。求：通电导线所受的安培力大小？认识洛伦兹力 洛伦兹力的定义 安培力与洛伦兹力的关系 洛伦兹力的方向 判断下列图中洛伦兹力的方向 【变式训练】.试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。 宏观微观

【思考】如果带电粒子射入匀强磁场时，初速度跟磁场方向垂直（如图所示），粒子在洛仑兹力的作用下将做什么运动 结论 【当堂检测】 A．此空间一定不存在磁场B．此空间可能有方向与电子速度平行的磁场 C．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D．以上说法都不对 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，该电荷相对磁场一定是静止的 D.电荷受到洛仑兹力，该电荷相对磁场一定是运动的 20．一个不计重力的带正电荷的粒子，沿图中箭头所示方向进入磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则粒子的运动轨迹 A．可能为圆弧 B．可能为直线 C．可能为圆弧 D．、、都有可能 21．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。如图所示，把电子射线管（阴极 射线管）放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是 A．向上B．向下 C．向左D．向右 21、如图所示，虚线区域内存在匀强磁场，当一个带正电的粒子（重力不计）沿 箭头方向穿过该区域时，运动轨迹如图中的实线所示，则该区域内的磁场方向可 能是（） A、平行纸面向右 B、平行纸面向下 C、垂直纸面向里 D、垂直纸面向外

洛伦兹力的教学设计

探究洛伦兹力的教学设计 宁陕中学：周华 ★教学目标 （1）知识与技能 1、知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向； 2、知道洛伦兹力大小的推导过程； （2）过程与方法： 1、通过对安培力产生原因的猜测，培养学生的联想和猜测能力； 2、通过演示实验，培养学生的观察能力。 3、通过类比的方法培养学生通过旧知识获得新知识的能力 4、通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力； （3）情感态度与价值观： 培养学生的科学思维和研究方法，引导学生观察、分析、推理，通过实验验证，使学生认识到洛伦兹力的存在。 ★教学重点 1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。 2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。★教学难点 洛伦兹力大小推导过程 ★教学方法 实验观察法、讲述法、分析推理法 ★教学用具：

电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片 ★教学过程 （一）引入新课 教师：（复习提问）前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题： （1）如图，判定安培力的方向 学生上黑板做，解答如下： （2）电流是如何形成的？ 学生：电荷的定向移动形成电流。 教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？ 学生：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。 ［演示实验］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图3.5-1

教师：说明电子射线管的原理： 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。 学生：观察实验现象。 实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。 学生分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。 （二）进行新课 洛伦兹力的方向和大小 教师讲述：运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。 我们用左手定则判断安培力的方向，因此可以用安培定则判断洛伦兹力的方向。 左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场

《磁场对运动电荷的作用--洛伦兹力》导学案

《磁场对运动电荷的作用—洛伦兹力》导学案 【学习目标】 （一）知识与技能 1、知道什么是洛伦兹力。 2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。 3、了解洛伦兹力大小的推理过程。 4、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。 5、了解电视机显像管的工作原理。 （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最基本的思维方法：“推理—假设—实验验证” 【重难点】教学重点 1．利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。 2．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。 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。 【复习提问】如图，判定安培力的方向 磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么 （提示：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。） 【同步导学】 1、洛伦兹力的方向和大小 运动电荷在磁场中受到的作用力称为。通电导线在磁场中所受实际是洛伦兹力的宏观表现。 方向（左手定则）： 。 如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。讨论并判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。 甲乙丙丁洛伦兹力的大小 若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，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为B的磁场中。 这段导体所受的安培力为 电流强度I的微观表达式为 这段导体中含有自由电荷数为 安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力，这段导体中含有的自由电荷数为nLS，所以每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为 qvB nLS nqvSLB nLS BIL nLS F F= = = =安 洛 当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为 θ sin qvB F= 洛 上式中各量的单位： 洛 F为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T） 思考与讨论： 同学们讨论一下带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对 电荷。 2、电视显像管的工作原理 在图－4中，如图所示： （1）要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向 （2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向 （3）要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化 例1．来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空 的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（） A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于预定地面向东偏转 C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转 解答：。地球表面地磁场方向由南向北，电子是带负电，根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西。故C项正确 例2：如图3所示，一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（） A．使B的数值增大 B．使磁场以速率 v＝ mg qB ，向上移动 C．使磁场以速率v＝ mg qB ，向右移动 D．使磁场以速率v＝ mg qB ，向左移动 解答：为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大B，静止电荷在磁场里不受洛伦兹力， A不可能；磁场向上移动相当于电荷向下运动，受洛伦兹力向右，不可能平衡重力；磁场以V向右移动，等同于电荷以速率v向左运动，此时洛伦兹力向下，也不可能平衡重力。故B、C也不对；磁场以V向左移动，等同于电荷以速率v向右运动，此时洛伦兹力向上。当qvB＝mg时，带电体对绝缘水平面无压力，则v＝ mg qB ， 年级班级姓名科目课型课题课时 高2015届物理新授2 图3

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

高中物理 3.6洛伦兹力与现代技术 第2课时学案(含解析)粤教版选修

高中物理 3.6洛伦兹力与现代技术第2课时学案（含解析）粤教版选修 3、6 洛伦兹力与现代技术 第2课时 1、带电粒子在匀强磁场中的运动特点：(1)当带电粒子(不计重力)的速度方向与磁场方向平行时，带电粒子所受洛伦兹力F＝0，粒子做匀速直线运动、(2)当带电粒子(不计重力)的速度方向与磁场方向垂直时，带电粒子所受洛伦兹力f＝qvB，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，半径为r＝，周期为T＝、 2、分析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的关键是确定圆心和半径、(1)圆心的确定：①入、出方向垂线的交点；②入或出方向垂线与弦的中垂线的交点、(2)图1半径的确定：利用几何知识解直角三角形、做题时一定要作好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形、注意圆心角α等于粒子速度转过的偏向角φ，且等于弦切角θ的2倍，如图1所示，即φ＝α＝2θ、 3、带电粒子在匀强电场中的运动特点： (1)带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场时，粒子做匀变速直线运动、(2)带电粒子沿垂直于电场方向进入匀强电场时，粒子做类平抛运动、

一、带电粒子在有界磁场中的运动解决带电粒子在有界磁场 中运动问题的方法先画出运动轨迹草图，找到粒子在磁场中做匀 速圆周运动的圆心位置、半径大小以及与半径相关的几何关系是 解题的关键、解决此类问题时应注意下列结论：(1)粒子进入单边磁场时，进、出磁场具有对称性，如图2(a)、(b)、(c)所示、图2(2) 在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出，如 图(d)所示、 (3)当以一定的速率垂直射入磁场时，它的运动弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动时间越长、例1 在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强 度大小为 B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图3所示、一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿－x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿＋y方向飞出、图3(1)请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于 入射方向改变了60角，求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？解析(1)由粒子的运动轨迹(如图)，利用左手定则可知，该粒子带负电荷、粒子由A点射入，由C点 飞出，其速度方向改变了90，则粒子轨迹半径R＝r，又qvB＝m，则粒子的比荷＝、(2)设粒子从D点飞出磁场，速度方向改变了60

高中物理 3.6 洛伦兹力与现代技术学案1 粤教版选修3-1

3.6 洛伦兹力与现代技术 学案1（粤教版选修3-1） 一、带电粒子在磁场中的运动 1．无磁场时，电子束的径迹为______，电子束垂直射入匀强磁场时，径迹为________． 2．质量为m ，电荷量为q 的带电粒子在匀强磁场B 中做匀速圆周运动的轨道半径r ＝______，周期T ＝________. 二、质谱仪和回旋加速器 图1 1．质谱仪 (1)结构如图1所示 (2)S 1和S 2间存在着________，P 1和P 2之间的区域存在着相互正交的________和________．只有满足v ＝________的带电粒子才能做匀速直线运动通过S 0上的狭缝．S 0下方空间只存在 ________.带电粒子在该区域做________运动，运动半径为r ＝______，消去v 可得带电粒 子的荷质比为q m ＝____________. 2．回旋加速器 图2 (1)结构如图2所示 (2)回旋加速器的核心部件是两个________，其间留有空隙，并加以________，________处于中心O 附近，______垂直穿过D 形盒表面，由于盒内无电场，离子将在盒内空间做______运动，只有经过两盒的间隙时才受电场作用而被________，随着速度的增加，离子做圆周运动的半径也将增大． 一、带电粒子在磁场中的运动 [问题情境] 图3 当“太阳风”的带电粒子被地磁场拉向两极时，带电粒子的轨迹为什么呈螺旋形？

1．什么条件下，电子在匀强磁场中径迹为直线和圆？ 2．试推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r和周期T的公式． [要点提炼] 1．沿着与磁场________的方向射入磁场的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动． 2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r＝__________，周期T＝__________. 二、质谱仪 [问题情境] 1.质谱仪有什么用途？ 2．结合课本叙述质谱仪的构造和各部分的作用？ 3．简述质谱仪的工作原理？ 二、回旋加速器 [问题情境] 1.回旋加速器主要由哪几部分组成？ 2．回旋加速器的原理是怎样的？ 3．带电粒子经回旋加速器获得的速度与哪些物理量有关？ [问题延伸] 1．粒子在D形盒中运动的轨道半径，每次都不相同，但周期均________． 2．两D形盒间所加交流电压的周期与带电粒子做匀速圆周运动的周期是________的. 图4 例1 两个带异种电荷的粒子以同一速度从同一位置垂直磁场边界进入匀强磁场，如图4所示，在磁场中它们的轨迹均为半个圆周，粒子A的轨迹半径为r1，粒子B的轨迹半径为r2，

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)}

运动电荷在磁场中的受力导学案

3.5《运动电荷在磁场中受到的力》导学案 【课标转述】 通过实验，认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。 【学习目标】 1、说明为什么安培力是洛伦兹力的宏观表现 2、会用公式F=qvB计算洛伦兹力的大小，会用左手定则判断洛伦兹力的方向 3、解释为什么洛伦兹力对电荷不做功 4、了解电视机显像管的工作原理。 学习重点： 洛伦兹力的方向判断、大小的计算。 【学习过程】 任务一预习导学 问题1：洛伦兹力 1．上节课我们已经学习了安培力，知道：磁场对电流有力的作用，而电流又是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？ 2. 演示实验：观察阴极射线在磁场中的偏转 ①说明电子射线管的原理 ②实验现象： （1）在没有磁场时： （2）在有磁场时： ③结论： 3．洛伦兹力的定义： 4．洛伦兹力和安培力的关系问题2：洛伦兹力的方向 1．运动的带电粒子所受洛伦兹力方向与、都垂直，也可以由判定。2．左手定则的内容： 问题3：洛伦兹力的大小 1．推导洛伦兹力大小的计算公式 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请写出导线中电流I的微观表达式I = ②这段导体所受的安培力为多大？F= 安 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？ 据洛伦兹力和安培力的关系得： F F N == 安 2．总结 （1）v∥B时,洛伦兹力F= ； （2）v⊥B时,洛伦兹力F= ； （3）v =0时,洛伦兹力F= 。 宏观微观

洛伦兹力导学案

《磁场对运动电荷的作用---洛伦兹力》导学案 宝鸡市金台区教研室 刘小刚 一、课程标准与 考纲解读 课程标准：通过实验，认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。 考纲要求： 洛仑兹力，洛仑兹力的方向 Ⅰ级要求 洛仑兹力公式 Ⅱ级要求 带电粒子在匀强磁场中的运动 Ⅱ级要求 二、考点精析： （一）对洛伦兹力的理解 例1．（2015重庆理综）题1图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是 （ ） A ．a 、b 为β粒子的径迹 B ．a 、b 为γ粒子的径迹 C ．c 、d 为α粒子的径迹 D ．c 、d 为β粒子的径迹 知识小结：对洛伦兹力的理解 1．洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用力。 2．洛伦兹力的方向 左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 （问题：要不要“垂直穿过手心”？） 3．洛伦兹力的大小 F ＝q v B sin θ，θ为v 与B 的夹角，如图所示。 (1)v ∥B 时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F ＝0。 (2)v ⊥B 时，θ＝90°，洛伦兹力F ＝q v B 。 (3)v ＝0时，洛伦兹力F ＝0。 跟踪训练：①来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（ ） A 、竖直向下沿直线射向地面 B 、相对于预定点，向东偏转 C 、相对于预定点，向西偏转 D 、相对于预定点，向北偏转 ②（2015海南卷）如图所示，a 是竖直平面P 上的一点，P 前有一条形磁铁垂直于P ，且S 极朝向a 点，P 后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a 点。在电子经过a 点的瞬间。条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向 （ ） A ．向上 B ．向下 C ．向左 D ．向右 例2、如图所示，在竖直绝缘的平台上，一个带正电的小球以水平速度v 0抛出，落在地面上的A 点，若加一垂直纸面向里的匀强磁场，则小球的落点（ ） A ．仍在A 点 B ．在A 点左侧 C ．在A 点右侧 D ．无法确定 变式：（1）如果与没有磁场时对比，则小球落地时间t 、落地速度v 的大小如何变化？（2）如果将此题中的“垂直纸面向里的匀强磁场”换成“竖直向上的匀强电场”，则小球落地时间t 、落地速度v 的大小、落点位置又会如何变化？ 知识小结：洛伦兹力的特点： 1．洛伦兹力的特点 2.洛伦兹力和安培力的关系 3．洛伦兹力与电场力的比较 力 内容 比较项目 洛伦兹力F 电场力F 受力对象 产生条件 大小 力方向与场方向的关系 做功情况 力F 为零时场的情况 作用效果 跟踪训练：如图所示，ABC 为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB 为倾斜直轨道，BC 为与AB 相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电．现将三个小球在轨道AB 上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则( ) A ．经过最高点时，三个小球的速度相等 B ．经过最高点时，甲球的速度最小 C ．甲球的释放位置比乙球的高 D ．运动过程中三个小球的机械能均保持不变 变式：如果将甲乙丙三个小球在轨道上同一高度处由静止释放，都能通过圆形轨 题1图 a b c d

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 ?

高中物理第三章磁场洛伦兹力与现代技术知识导学案粤教选修

第六节 洛伦兹力与现代技术 问题探究 打开电视机,正常接收一节目,然后将一条形磁铁侧向移向电视机屏幕,试观察屏幕图像有何变化，是什么原因导致这种现象发生呢？ 答案：现象是电视机屏幕上的图像变形,色彩也失真.原来电视机的显像管后部灯丝在接通电源后发热发出电子，加速电场把这些电子加速形成电子束，电子束在偏转电场和磁场的作用下，打在屏幕上的原来图像对应的位置.当磁铁靠近显像管时,管内电子束受到磁铁产生的磁场的洛伦兹力的作用,轨迹发生了变化，未能打到预定的地方. 自学导引 1.电子的质量很小，我们往往忽略重力对电子的影响，当电子所处的空间无电场和磁场时，电子做_________________；当电子运动速度方向与磁场垂直时，电子做_________________. 答案：匀速直线运动 匀速圆周运动 2.当带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力作用时，由于洛伦兹力始终与__________垂直，故带电粒子做_________________.已知电荷量为q 的带电粒子，以速度大小v 垂直于磁场方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，则该粒子做_________________，其运动轨道半径为：______________；周期为：______________. 答案：速度 匀速圆周运动 匀速圆周运动Bq m v R = Bq m T π2= 3.同位素是______________________的原子.同位素的化学性质相同，不能用化学方法加以区分，但我们可以用物理方法来研究，例如利用质谱仪来研究同位素.质谱仪是由_____________的学生_____________发明的，他用质谱仪首先得到了___________和___________的质谱线，证实了同位素的存在.阿斯顿因发明质谱仪和发现非放射性元素的同位素等贡献而获得___________年度___________奖. 答案：原子序数相同、原子质量不同 汤姆生 阿斯顿 氖20 氖22 1922 诺贝尔化学 4.加速器是使带电粒子获得高能量的装置.___________年美国加利福尼亚州伯克利加州大学的___________制成了世界上第一台回旋加速器，其真空室的直径只有10.2 cm ，此后不断改进又制成了实用的回旋加速器.他因为发明和发展了回旋加速器获得了___________年度___________奖. 答案：1930 劳伦斯 1939 诺贝尔物理学 疑难剖析 磁流体发电机：带电粒子在磁场中的动态分析 【例1】 磁流体发电机原理图如图3-6-1.等离子体高速从左向右喷射，两极板间有如图方向的匀强磁场.该发电机哪个极板为正极板？两板间最大电压为多少？ 图3-6-1

5.4探究安培力学案

编号： 22 课题： 5.4探究安培力 主编：史胜波审稿：丁义浩时间： 12.5 *实授课时： 2 班级：学生：组别：组评：师评： 学习目标1．知道什么是安培力及左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，会用安培力公式F=BIL解答有关问题。 2．通过演示、分析、归纳、使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想象能力。 3. 通过对磁电式电流表内部构造的原理了解，加强理论联系实际，提高知识的迁移能力。 重点安培力的方向确定和大小的计算 难点左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。 自主学习1．磁场对的作用力通常称为安培力。 2．磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长作用力；导线短，作用力。用公式表示为。 3．如果磁场方向与电流方向夹角为θ时，安培力的大小，方向仍可用定则判定。 4．左手定则：让磁感线垂直穿入，四指指向方向，拇指所指的方向。5．在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁心间的磁场是的。 合作探究实验一：(导线与磁场方向垂直) 实验次 数 磁场方 向 电流方向 安培力的方向 （水平向左或水平向 右） 1 向下 垂直于纸面 向外 2 垂直于纸面 向里 3 向上 4 垂直于纸面 向外

探 究 体验归纳： 通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可用来判断： 实验与探究二：安培力的大小(导线与磁场方向垂直) 探究实验：影响安培力大小的因素 猜想：安培力的大小和哪些因素有关呢？ 探究安培力的大小的方法： 问题1、如何改变通电导体的电流大小？ 问题2、如何改变通电导体的长度？ 问题3、如何改变磁场的磁感应强度？ 一、与电流大小的关系 （保持其它因素不变，只改变电流的大小） E/个 F/格 结论： 二、与磁场内导线长度的关系 （保持其它因素不变，只改变磁场内导线长度） L F/格