人教版选修《运动电荷在磁场中受到的力》word学案
5运动电荷在磁场中受到的力-人教版选修3-1教案
5 运动电荷在磁场中受到的力-人教版选修3-1教案
一、教学目标
1.理解运动电荷在磁场中的作用
2.掌握运动电荷在磁场中受力的大小和方向
3.初步了解洛伦兹力和交叉乘积的概念
二、教学重点
1.掌握运动电荷在磁场中的受力方向
2.了解洛伦兹力和交叉乘积的概念
三、教学难点
1.掌握运动电荷在磁场中的受力大小
2.理解磁场力的本质
四、教学过程
1.引入
–运动电荷在磁场中会受到力的作用，这个力的本质是什么？如何计算？–引导学生通过自己的经验想一想，磁场力的本质和电场力有什么异同？
2.洛伦兹力和运动电荷在磁场中的运动规律
–告诉学生洛伦兹力的概念，通过实验和图形解释洛伦兹力的大小和方向–定义运动电荷在磁场中的运动方向，引导学生分析运动轨迹
3.交叉乘积的概念
–介绍向量的基本概念和定义
–引导学生通过实例理解交叉乘积的概念和意义
4.运动电荷在磁场中受力
–借助实验、理论计算和图形分析，引导学生学会如何求解运动电荷在磁场中受到的力的大小和方向
–演示或让学生自己进行实验，体验运动电荷在磁场中的受力
五、作业和指导
1.课后练习，完成课本“思考题”和“习题”。
2.拓展阅读，了解磁场力的应用，在生活中有哪些实用场景？
六、教学评估
1.综合评价掌握运动电荷在磁场中的受力大小和方向的能力
2.能够用理论计算和实验方法求得运动电荷在磁场中的受力大小和方向
以上内容为人教版选修3-1中“5运动电荷在磁场中受到的力”教案，旨在帮助学生掌握运动电荷在磁场中的作用及其受力大小和方向，加深学生对洛伦兹力和交叉乘积的理解。
人教版选修3—1 物理：3.5 运动电荷在磁场中受到的力 学案
运动电荷在磁场中受到的力【学习目标】1．知识和技能：①了解什么是洛仑兹力。
②明确通电导线在磁场中的受力是其中运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的宏观体现。
③掌握判断洛仑兹力方向的法则。
④能够推导计算洛仑兹力大小的公式（f=qvBsinθ）。
2．过程和方法：①通过观察演示实验认识并验证带电粒子在匀强磁场中的受力情况，借此培养学生观察能力、分析问题的能力。
，然后启发指导学生自己推导公式f=qvB．能力。
3．情感态度与价值观：通过本节学习，培养科学研究的方法论思想：即“推理——假设——实验验证”【学习重点】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。
【学习难点】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。
【学习过程】一、知识梳理（一）洛仑兹力的大小和方向：1．洛伦兹力的大小计算：F＝qvBsinα（α为v与B的夹角）（1）当v⊥B时，f洛最大，f洛= q B v（式中的v是电荷相对于磁场的速度）（2）当v// B时，f洛=0做匀速直线运动。
（3）v=0，F=0，即磁场对静止电荷无作用力，只对运动电荷产生作用力。
2．洛伦兹力的方向（1）洛伦兹力F的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即F总是垂直于B和v所在的平面。
（2）洛伦兹力方向（左手定则）：伸出左手，让拇指跟四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向（当是负电荷时，四指指向与电荷运动方向相反）则拇指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向。
（二）带电粒子在匀强磁场中的运动1．分三种情况：一是匀速直线运动；二是匀速圆周运动；三是螺旋运动。
2．做匀速圆周运动：轨迹半径r=mv/qB；其运动周期T=2πm/qB （与速度大小无关）。
3．垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动（类平抛运动）；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动（匀速圆周运动）。
人教版高中物理选修3-1 3.5运动电荷在磁场中受到的力学案
第五节运动电荷在磁场中受到的力课前篇（学会自主学习——不看不清）【学习目标】1．经历实验探究洛伦兹力方向的过程，会用左手定则判断洛伦兹力的方向；2．经历由安培力公式推导洛伦兹力公式的过程；由此体会磁场中通电导线所受的安培力，实际上是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现；3．知道电视机显像管的基本构造和工作的基本原理．【自主预习】1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做．2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则：让磁感线手心，四指指向的方向，或负电荷运动的，拇指所指电荷所受的方向．3．洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式．4．洛伦兹力对运动电荷，不会电荷运动的速率．5．显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈．为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成．【我的困惑】课上篇（学会合作交流——不议不明）【课上笔记】【典例剖析】【例1】．试判断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．【例2】如图所示，一阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹向弯曲，则（）A．导线中的电流从A到BB．导线中的电流从B到AC．若要使电子束的径迹向上弯曲，可以改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB 中的电流方向无关【例3】如图所示，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点．为使电子束偏转,由安装管颈的偏转线圈产生偏转磁场．⑴．如果要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏图5上的A点,偏转磁场应该沿什么方向?⑵．如果要使电子束打在B点,磁场应该沿什么方向？【达标检测】1．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向2．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则( )A．此空间一定不存在磁场B．此空间可能有磁场，方向与电子速度平行C．此空间可能有电场，方向与电子速度平行D．以上说法都不对3．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B4．有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( )A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行5．根据所学知识判断图中正确的是( )。
人教版高中物理选修3-1学案：3.5运动电荷在磁场中受到的力
5运动电荷在磁场中遇到的力学习目标1.知道什么是洛伦兹力.利用左手定章判断洛伦兹力的方向.2.知道洛伦兹力大小的推理过程.3.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,遇到洛伦兹力大小的计算.4.认识 v 和 B 垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功.自主研究1.阴极射线管接到高压电源后,会发射, 电子在作用下飞向,电子飞过挡板上的扁平狭缝后形成一个.2.洛伦兹力是.3.洛伦兹力的方向的判断——左手定章:4.洛伦兹力的大小:.合作研究一、回首复习前方我们学习了磁场对电流的作使劲,下边思虑两个问题:1.如图 ,判断安培力的方向若已知图中B= 4.0×10-2 T,导线长 L= 10 cm,I= 1 A.求导线所受的安培力大小.2.什么是电流 ?二、新课教课磁场对电流有力的作用,电流是由电荷的定向挪动形成的,我们会想到 :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.察看磁场阴极射线在磁场中的偏转实验现象结论:电子射线管发出的电子束,如图甲中的径迹是.把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中,如图乙所示 ,电子束的径迹向发生了偏转,若调动磁铁南北极的位置 ,则电子束的径迹会向偏转.1.洛伦兹力的方向和大小(1)洛伦兹力的定义:如图运动电荷在磁场中遇到洛伦兹力的作用,那么洛伦兹力的方向如何判断呢?(2)洛伦兹力的方向——左手定章张开左手 ,使拇指与其他四个手指垂直,而且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入 ,并使四指指向运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的的方向.特别提示:①洛伦兹力的方向老是垂直于 B 和 v 决定的平面 .B 与 v 能够垂直 ,也能够不垂直 .②由于洛伦兹力方向老是与速度方向垂直,因此洛伦兹力一个重要特色就是对带电粒子不做功 ,它只会改变速度的方向而不会改变速度的大小.③正电荷运动方向应与左手四指指向一致, 负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确立负电荷形成电流的方向,再用左手定章判断).【讲堂练习】试判断如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.(3)洛伦兹力的大小设有一段长度为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,每个自由电荷的电荷量为q,定向挪动的均匀速率为v,将这段导线垂直于磁场方向放入磁感觉强度为 B 的磁场中 .①这段导线中电流I 的微观表达式I=.②这段导体所受的安培力 F 安 =.③这段导体中含有多少自由电荷数为④每个自由电荷所受的洛伦兹力大小F=.(4)洛伦兹力的计算公式①当粒子运动方向与磁感觉强度垂直时(v⊥ B),F=.②当粒子运动方向与磁感觉强度方向成θ时,F=.2.电视显像管的工作原理问题 1:要使电子打在 A 点,偏转磁场应当沿什么方向?问题 2:要使电子打在 B 点,偏转磁场应当沿什么方向?问题 3:要使电子打在荧光屏的地点从 A 点向 B 点渐渐挪动 ,偏转磁场应当如何变化?讲堂检测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四周的空间时,将 ()A. 竖直向下沿直线射向地面B.相对于预约地面向东偏转C.相对于预约点稍向西偏转D.相对于预约点稍向北偏转2.对于带电粒子所受洛伦兹力 F 和磁感觉强度 B 及粒子速度v 三者之间的关系,以下说法中正确的选项是 ()A. F 、B、 v 三者必然均保持垂直B. F 必然垂直于B、v,但 B 不必定垂直于vC.B必然垂直于 F 、 v,但 F不必定垂直于vD.v 必然垂直于F、 B,但 F不必定垂直于B3.如下图的是磁感觉强度B、正电荷速度v 和磁场对电荷的作使劲 F 三者方向的互相关()系图 (此中B、 F、 v 两两垂直).此中正确的选项是4.如下图 ,匀强磁场方向水平向里,匀强电场方向竖直向下,有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此地区.则()A. 若电子从右向左飞入,电子也沿直线运动B.若电子从右向左飞入,电子将向上偏转C.若电子从右向左飞入,电子将向下偏转D.若电子从左向右飞入,电子也沿直线运动5.一个长螺线管中通有电流,把一个带电粒子沿中轴线方向射入(若不计重力影响),粒子将在管中()A. 做圆周运动B.沿轴线往返运动C.做匀加快直线运动D. 做匀速直线运动6.电子的速率v= 3×106 m/s,垂直射入 B= 0.10 T 的匀强磁场中,它遇到的洛伦兹力是多大?。
高中物理3.5 运动电荷在磁场中受到的力导学案新人教版选修
高中物理3.5 运动电荷在磁场中受到的力导学案新人教版选修3、5 运动电荷在磁场中受到的力【学习目标】1、知道磁场对运动电荷有力的作用。
2、知道安培力是洛伦兹力的宏观表现。
3、会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
【教学重点】运动电荷在磁场中受到洛伦兹力【教学难点】左手定则判断洛伦兹力方向【知识链接】通电导线在磁场中受的力？【课前导学】（仔细阅读课本，学习相关内容）【阅读】选修3-1教材95-97页：1、运动电荷在磁场中所受到的力称为。
通电导线在磁场中受到的力称为。
他们的关系。
2、左手定则判断洛伦兹力的方法。
3、在匀强磁场中，运动电荷速度方向与磁场垂直时，运动电荷受到的洛伦兹力大小取决于、、三个因素。
4、洛伦兹力对运动电荷做功。
5、洛伦兹力F= 。
【自学检测】1、一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就这个空间是否存在电场或磁场，下列说法中正确的是：A、一定不存在电场B、一定不存在磁场C、一定存在磁场D、可以既存在磁场，又存在电场2、如图所示，匀强电场E的方向竖直向下，匀强磁场B的方向水平且垂直纸面向里，现有三个带等量同种电荷的油滴M、N、P，若将它们分别放入该区域中，M油滴能保持静止，N油滴能以不变的速度vN水平向左匀速运动，P油滴能以不变的速度vＰ向右匀速运动，不计空气阻力，三个油滴的重力关系是A、GM=GN=GPB、GN＞GM＞GPC、GM＞GN＞GPD、GP＞GM＞GN3、如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以图示的直流电时，形成的磁场如图所示，一束沿着管径轴线垂直射向纸内的电子将：A、向上偏转B、向下偏转C、向右偏转D、向左偏转4、如图所示，一个带正电荷的小球沿光滑水平绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘A，最后落到地板上，设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为s1，着地速度大小为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为s2，着地速度大小为v2，则不正确的是：A、s1＞s2B、t1＞t2C、v1＞v2D、v1=v25、如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是：A、当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B、当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C、不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D、不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动【预习疑问】【课堂探究】探究1：推导洛伦兹力表达式？探究2：电视机显像管的工作原理？【当堂检测】1、下列说法正确的是()A、所有电荷在电场中都要受到电场力的作用B、所有电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用C、一切运动电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用D、运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，才受到洛伦兹力的作用2、初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图1所示，则( )A、电子将向右偏转，速率不变B、电子将向左偏转，速率改变C、电子将向左偏转，速率不变图1D、电子将向右偏转，速率改变3、宇宙中的电子流，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4、方向如图2所示匀强电场(场强为E)和匀强磁场(磁感应强度为B)共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v0射入场区，则()图2A、若v0＞E/B，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度v＞v0B、若v0＞E/B，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度v＜v0C、若v0＜E/B，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度v＞v0D、若v0＜E/B，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度v＜v05、如图所示，一个带正电电荷量q的小带电体处于蹄形磁铁两极之间的匀强磁场里，磁场的方向垂直纸面向里，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、使磁感应强度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【学习反思】。
人教版选修(3-1)3.5《运动电荷在磁场中受到的力》word学案
3.5《运动电荷在磁场中受到的力》导学案【学习目标】1、知道什么是洛伦兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零；运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大，大小为f=qvB 。
2、用左手定则熟练判定洛伦兹力的方向。
【重点难点】洛伦兹力的大小、方向，左手定则。
【学法指导】认真阅读教材，观察插图，体会磁场对运动电荷的作用力大小与什么因素有关？力的方向有什么特点？【知识链接】安培力的大小和方向是怎样的？【学习过程】1、洛仑兹力叫洛仑兹力。
通电导线所受到的安培力实际上是作用在运动电荷上的洛仑兹力的。
2、洛仑兹力的方向用左手定则判定。
应用左手定则要注意：（1）判定负电荷运动所受洛仑兹力的方向，应使四指指向电荷运动的方向。
（2）洛仑兹力的方向总是既垂直于又垂直于，即总是垂直于所决定的平面。
但在这个平面内电荷运动方向和磁场方向却不一定垂直，当电荷运动方向与磁场方向不垂直时，应用左手定则不可能使四指指向电荷运动方向的同时让磁感线垂直穿入手心，这时只要磁感线从手心穿入即可。
3、洛仑兹力的大小f= ，其中θ是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角。
（1）当θ=90°，即v的方向与B的方向垂直时，f= ，这种情况下洛仑兹力。
（2）当θ=0°，即v的方向与B的方向平行时，f= 最小。
（3）当v=0，即电荷与磁场无相对运动时，f= ，表明了一个重要结论：磁场只对相对于磁场运动的电荷有作用力，而对相对磁场静止的电荷没有作用力。
4、洛仑兹力作用效果特点由于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛仑兹力总是功。
它只能改变运动电荷的速度（即动量的方向），不能改变运动电荷的速度（或动能）。
【训练测试】1.(2009·南通高二检测)以下说法正确的是()A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功D．洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小2．一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就这个空间是否存在电场或磁场，下列说法中正确的是() A．一定不存在电场B．一定不存在磁场C．一定存在磁场D．可以既存在磁场，又可以存在电场3．在你身边，若有一束电子从上而下运动，在地磁场的作用下，它将() A．向东偏转B．向西偏转C．向北偏转D．向南偏转4．一个长螺线管中通有交流电，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，不计重力，粒子将在管中() A．做圆周运动B．沿轴线来回运动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动5．右图为一“滤速器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出．不计重力作用，可能达到上述目的的办法是()A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外【参考答案】1．答案：C2．答案：D解析：当运动电荷运动方向与电场线方向相同或运动方向与磁感线平行，均不会发生偏转．3．答案：B解析：由左手定则判定．4．答案：D解析：通有交流电的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变．5．答案：AD【学习反思】安培力能对导体做功吗？洛伦兹力能对运动电荷做功吗？应怎样理解？。
高二物理学案_3.5《运动电荷在磁场中受到的力》(人教版选修3-1)
3.5 运动电荷在磁场中受到的力学案（人教版选修3-1）一、洛伦兹力1．定义：______________在磁场中所受的力．2．与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的______________，而洛伦兹力是安培力的微观本质．二、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力的方向(1)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平面内．让______________从掌心进入，并使四指指向________________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受______________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向______．(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都______________，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．2．洛伦兹力的大小(1)一般公式：F＝qvB sinθ，其中θ为________方向与________方向的夹角．(2)当________时，F＝qvB.(3)当________时，F＝0.三、电视显像管的工作原理1．电视显像管应用了电子束________的原理．2．扫描：电子束打在荧光屏上的位置在______________的控制下一行一行的不断移动．3．偏转线圈：产生使电子束偏转的____________.一、洛伦兹力的方向和大小图1[问题情境]太阳发射出的带电粒子以300～1 000 km/s的速度扫过太阳系，形成“太阳风”(如图1所示)．这种巨大的辐射经过地球时，为什么不能直射地球？为什么会在地球两极形成绚丽多彩如同梦幻般的极光？1．通过课本中的演示实验，我们得出什么结论？2．用左手定则判断洛伦兹力方向和用左手定则判断安培力方向时，左手的用法相同吗？3．洛伦兹力的大小如何确定？4．洛伦兹力和安培力的关系是怎样的？[要点提炼]1．____________电荷在磁场中所受的作用力称为洛伦兹力．2．洛伦兹力的方向可用____________定则来判断：伸开________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________运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的________电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．3．洛伦兹力的计算公式为F＝Bqv sinθ，式中θ指________方向与________方向的夹角．4．由左手定则可知，洛伦兹力的方向始终与运动电荷的速度方向________，所以洛伦兹力对带电粒子不做功．二、电视机显像管的工作原理[问题情境]目前，电视机已走进了家家户户，给人们的生活带来了巨大的变化．足不出户便可欣赏到千里之外的奥运赛事的精彩直播！电视机正在播放节目时，禁止将磁铁靠近荧光屏！你知道这是为什么吗？1．电视机显像管的主要构造是什么？2．显像管的工作原理是什么？3．电子束怎样实现“扫描”图像？例1 图2中各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三者中的两个，试标出另一个的方向．图2变式训练1 如图3所示，将水平导线置于真空中，并通以恒定电流I.导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子的运动情况可能是( )图3A．沿路径a运动B．沿路径b运动C．沿路径c运动D．沿路径d运动变式训练2 下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是( ) A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变例2 如图4所示，摆球带负电荷的单摆，在一匀强磁场中摆动．匀强磁场的方向垂直于纸面向里．摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力大小为F2，摆球加速度大小为a2，则( )图4A．F1＞F2，a1＝a2B．F1＜F2，a1＝a2C．F1＞F2，a1＞a2D．F1＜F2，a1＜a2听课记录：例3 如图5所示，套在很长的绝缘直棒上的小球其质量为m，带电荷量是＋q，小球可在棒上滑动．将此棒竖直放在互相垂直、方向如图所示的匀强电场和匀强磁场中，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B.小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度．图5变式训练3 质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图6所示．物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，取g＝10 m/s2)，问：图6(1)物块带何种电荷？(2)物块离开斜面时的速度为多少？【即学即练】1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B2．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，一定受到洛伦兹力的作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功3．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图7所示，则( )图7A．电子将向右偏转，速率不变B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变4．一初速度为零的质子，经过电压为1 880 V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10－4T的匀强磁场中，则质子受到的洛伦兹力多大？(质子质量m＝1.67×10－27kg，g＝10 m/s2)参考答案课前自主学习一、1.运动电荷2.宏观表现二、1.(1)磁感线正电荷运动的方向洛伦兹力相反(2)垂直 2.(1)速度磁感应强度(2)v⊥B (3)v∥B三、1.磁偏转2.偏转磁场3.磁场核心知识探究一、[问题情境]1．运动的电荷在磁场中要受到力的作用2．左手用法相同3．由公式F＝Bqv sinθ来确定4.通电导线受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现[要点提炼]1．运动2．左手左正电荷正3．速度磁感应强度4．垂直二、[问题情境]1．电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏三部分组成2．阴极发射电子，经过偏转线圈(偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直)电子受洛伦兹力发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光3．在电视机显像管的偏转区，分别在竖直方向和水平方向产生偏转磁场，其方向、强弱都在不断地变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像如图所示那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描．解题方法探究例1 (1)受力方向垂直于v斜向上；(2)受力方向垂直于v向左；(3)运动方向平行于斜面向下；(4)磁场方向垂直于纸面向外．解析用左手定则判断，对－q，四指应指向其运动方向的反方向．分别可得，图(1)中＋q受洛伦兹力方向垂直于v斜向上；图(2)中－q受洛伦兹力方向垂直于v向左；图(3)中－q运动方向平行于斜面向下，图(4)中匀强磁场方向垂直于纸面向外．变式训练1 B [首先判断出电流I在导线下方产生的磁场为垂直纸面向外，然后由左手定则即可判断质子的运动轨迹应为b.]变式训练2 BD [洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与其方向有关，故A项错误；用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟正电荷运动的方向相反，故把＋q换成－q，且速度反向而大小不变时，洛伦兹力的方向不变，又因速度方向与B的夹角也不变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B项正确；洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C项错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，不改变运动电荷的动能，故D项正确．]例2 B[由于洛伦兹力不做功，所以从B 和A 到达C 点的速度大小相等．由a ＝v 2r可得a 1＝a 2.当由A 运动到C 时，以小球为研究对象受力分析如图甲所示，F 1＋F 洛－mg ＝ma 1.当由B 运动到C 时，受力分析如图乙所示，F 2－F 洛－mg ＝ma 2.由以上两式可得：F 2＞F 1，故B 正确．]例3 g －μqE m mg μqB －EB解析 此类问题属于涉及加速度的力学问题，必定得用牛顿第二定律解决，小球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律列出方程有mg －μF N ＝ma ，① F N －qE －qvB ＝0，②所以a ＝mg －μ(qvB ＋qE )m故知v ＝0时，a 最大，a m ＝g －μqEm.同样可知，a 随v 的增大而减小，当a 减小到零时，v 达最大，故mg ＝μ(qv m B ＋qE)得v m ＝mg μqB －EB.变式训练3 (1)负电荷 (2)3.46 m /s解析 (1)由左手定则可知物块带负电荷．(2)当物块离开斜面时，物块对斜面的压力F N ＝0，对物块受力分析如图所示，则有F ＝mg cos 30°，即 qvB ＝mg cos 30°. 解得 v ＝3.46 m /s . 即学即练1．B [根据左手定则，F 一定垂直于B 、v ；但B 与v 不一定垂直．]2．D [运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F ＝qvB sin θ，所以F 的大小不但与q 、v 、B 有关系，还与v 的方向与B 的夹角θ有关系，当θ＝0°或180°时，F ＝0，此时B 不一定等于零，所以A 、B 错误；又洛伦兹力与粒子的速度方向始终垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功，粒子的动能也就不变，但粒子速度方向要改变．所以C 错，D 对．] 3．A [导线在其右侧产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可判断电子向右偏转，因洛伦兹力不做功，故速率不变．]4．4.8×10－17 N解析 对质子在电场中加速过程有：qU ＝12mv 2①质子在磁场中受力F ＝Bqv ②由①②两式得：F ＝Bq 2qUm代入数据得：F ＝4.8×10－17 N .。
2019学年高中物理人教版选修3-1导学案：3.5 运动电荷在磁场中受到的力Word版
§3.5 运动电荷在磁场中受到的力【课前预习练】1．洛伦兹力是指磁场对运动的作用力．洛伦兹力的方向用判定，其内容为：伸开，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；让磁感线从进入，并使四指指向电荷运动的方向．这时所指的方向就是运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向．洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向，故洛伦兹力不改变带电粒子运动速度的大小，只改变粒子运动的方向．洛伦兹力对带电粒子．2．若带电粒子运动方向与磁感应强度方向垂直．则F＝ .若带电粒子运动方向与磁感应强度方向的夹角为θ，则F＝3．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B4．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，一定受到洛伦兹力的作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功5．关于安培力和洛伦兹力，下面说法中正确的是 ( )A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力C．安培力和洛伦兹力，二者是等价的D．安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功6．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将会( )A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转 D．向纸外偏转【课堂探究练】【概念规律练】知识点一洛伦兹力的方向1．以下四个图是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对负电荷洛伦兹力F 的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B、v、F两两垂直)( )2．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，带电粒子的速率为v，带电荷量为q，求各带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向．知识点二洛伦兹力的特点3．带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是( )A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变4．有关洛伦兹力和安培力的描述，下列说法中正确的是( )A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行5．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是( )A．带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变【方法技巧练】一、速度选择器问题的分析方法6．在两平行金属板间，有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时，恰好能沿直线匀速通过．供下列各小题选择的答案有：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从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时，质子将________(2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时，电子将________(3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于匀强电场和匀强磁场的方向从两板正中央射入，质子将________7. 一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是( )A．增大电荷质量 B．增大电荷电荷量C．减小入射速度 D．增大磁感应强度二、在洛伦兹力作用下带电体受力情况的动态分析方法8. 如图所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中．现给滑环施以一个水平向右的瞬时速度，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能是( )A．始终做匀速运动B．先做减速运动，最后静止于杆上C．先做加速运动，最后做匀速运动D．先做减速运动，最后做匀速运动9. 一个质量m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B＝0.5 T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10 m/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？【课后巩固练】1．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断不正确的是( )2．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是( )A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向3．长直螺线管中通有电流，沿螺线管中心轴线射入一电子，若螺线管中电流增大，方向不变，电子在螺旋管中心轴线上运动情况是( )A．做匀速直线运动 B．做变加速直线运动 C．做变减速直线运动 D．做间距变大的螺旋运动4．如图所示是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出．在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向5. 如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是( ) A．若撤去磁场，P可能做匀加速直线运动B．若撤去电场，P一定做匀加速直线运动C．若给P一初速度，P可能做匀速直线运动D．若给P一初速度，P一定做曲线运动6．如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时( )A．小球的动能相同B ．丝线所受的拉力相同C ．小球所受的洛伦兹力相同D ．小球的向心加速度相同7. 如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a 、b 、c 带有等量同种电荷，其中a 静止，b 向右做匀速运动，c 向左做匀速运动，比较它们的重力G a 、G b 、G c 间的关系，正确的是( )A ．G a 最大B ．G b 最大C ．G c 最大D ．G b 最小8. 如图所示，一个带正电荷的小球沿光滑水平绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘A ，最后落到地板上．设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x 1，着地速度大小为v 1；若撤去磁场而其余条件不变时，小球飞行的时间为t 2，水平射程为x 2，着地速度大小为v 2.则( )A ．x 1>x 2B ．t 1>t 2C ．v 1>v 2D ．v 1＝v 29．如图所示，两个平行金属板M 、N 间为一个正交的匀强电场和匀强磁场区，电场方向由M 板指向N 板，磁场方向垂直纸面向里，OO′为到两极板距离相等的平行两板的直线．一质量为m ，带电荷量为＋q 的带电粒子，以速度v 0从O 点射入，沿OO′方向匀速通过场区，不计带电粒子的重力，则以下说法正确的是( )A ．带电荷量为－q 的粒子以v 0从O 点沿OO′方向射入仍能匀速通过场区B ．带电荷量为2q 的粒子以v 0从O 点沿OO′射入仍能匀速通过场区C ．保持电场强度和磁感应强度大小不变，方向均与原来相反，粒子以v 0从O 点沿OO′射入，则粒子仍能匀速通过场区D ．粒子仍以速度v 0从右侧的O′点沿OO′方向射入，粒子仍能匀速通过场区10．一细棒处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，棒与磁场垂直，磁感线方向垂直纸面向里，如图13所示，棒上套一个可在其上滑动的带负电的小环c ，小环质量为m ，电荷量为q ，环与棒间无摩擦．让小环从静止滑下，下滑中某时刻环对棒的作用力恰好为零，则此时环的速度为多大？11. 如图所示，质量为m ＝1 kg ，电荷量为q ＝5×10－2C 的带正电的小滑块，从半径为R ＝0.4 m 的光滑绝缘14圆弧轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100 V/m ，水平向右；B ＝1 T ，方向垂直纸面向里．求：(1)滑块到达C 点时的速度；(2)在C点时滑块对轨道的压力．(g＝10 m/s2)。
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人教版选修《运动电荷在磁场中受到的力》word学案【学习目标】
1、明白什么是洛伦兹力，明白电荷运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零；运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大，大小为f=qvB 。
2、用左手定则熟练判定洛伦兹力的方向。
【重点难点】
洛伦兹力的大小、方向，左手定则。
【学法指导】
认真阅读教材，观看插图，体会磁场对运动电荷的作用力大小与什么因素有关？力的方向有什么特点？
【知识链接】
安培力的大小和方向是如何样的？
【学习过程】
1、洛仑兹力
叫洛仑兹力。
通电导线所受到的安培力实际上是作用在运动电荷上的洛仑兹力的。
2、洛仑兹力的方向
用左手定则判定。
应用左手定则要注意：
（1）判定负电荷运动所受洛仑兹力的方向，应使四指指向电荷运动的方向。
（2）洛仑兹力的方向总是既垂直于又垂直于，即总是垂直于所决定的平面。
但在那个平面内电荷运动方向和磁场方向却不一定垂直，当电荷运动方向与磁场方向不垂直时，应用左手定则不可能使四指指向电荷运动方向的同时让磁感线垂直穿入手心，这时只要磁感线从手心穿入即可。
3、洛仑兹力的大小
f= ，其中θ是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角。
（1）当θ=90°，即v的方向与B的方向垂直时，f= ，这种情形下洛仑兹力。
（2）当θ=0°，即v的方向与B的方向平行时，f= 最小。
（3）当v=0，即电荷与磁场无相对运动时，f= ，讲明了一个重要结论：磁场只对相关于磁场运动的电荷有作用力，而对相对磁场静止的电荷没有作用力。
4、洛仑兹力作用成效特点
由于洛仑兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛仑兹力总是功。
它只能改变运动电荷的速度（即动量的方向），不能改变运动电荷的速度（或动能）。
【训练测试】
1.(2018·南通高二检测)以下讲法正确的是()
A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力
B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功
D．洛伦兹力能够改变运动电荷的速度大小
2．一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就那个空间是否存在电场或磁场，下列讲法中正确的是() A．一定不存在电场
B．一定不存在磁场
C．一定存在磁场
D．能够既存在磁场，又能够存在电场
3．在你周围，若有一束电子从上而下运动，在地磁场的作用下，它将() A．向东偏转B．向西偏转
C．向北偏转D．向南偏转
4．一个长螺线管中通有交流电，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，不计重力，粒子将在管中() A．做圆周运动B．沿轴线来回运动
C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动
5．右图为一“滤速器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出．不计重力作用，可能达到上述目的的方法是()
A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里
B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里
C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外
D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外
解析：当运动电荷运动方向与电场线方向相同或运动方向与磁感线平行，均可不能发生偏转．
解析：由左手定则判定．
解析：通有交流电的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，因此应一直保持原运动状态不变．
【学习反思】
安培力能对导体做功吗？洛伦兹力能对运动电荷做功吗？应如何样明白得？。