高二物理学案 洛伦兹力
高中物理《洛伦兹力的应用》教学教案
高中物理《洛伦兹力的应用》教学教案一、教学目标1. 让学生理解洛伦兹力的概念，知道洛伦兹力的大小、方向和作用点。
2. 让学生掌握洛伦兹力的计算方法，能够运用洛伦兹力解释实际问题。
3. 培养学生的实验操作能力，提高学生的科学思维能力。
二、教学内容1. 洛伦兹力的定义2. 洛伦兹力的大小和方向3. 洛伦兹力的计算方法4. 洛伦兹力的作用点5. 洛伦兹力在实际问题中的应用三、教学重点与难点1. 教学重点：洛伦兹力的概念、大小、方向、计算方法和作用点。
2. 教学难点：洛伦兹力的方向和计算方法。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解洛伦兹力的概念、大小、方向、计算方法和作用点。
2. 采用案例分析法，分析洛伦兹力在实际问题中的应用。
3. 采用实验法，让学生通过实验观察洛伦兹力的方向和作用点。
五、教学过程1. 导入：通过回顾磁场的基本概念，引导学生进入洛伦兹力的学习。
2. 新课讲解：讲解洛伦兹力的概念、大小、方向、计算方法和作用点。
3. 案例分析：分析洛伦兹力在实际问题中的应用，如电磁感应、电流的方向等。
4. 实验操作：安排学生进行洛伦兹力实验，观察洛伦兹力的方向和作用点。
5. 总结与拓展：总结本节课的主要内容，布置课后习题，引导学生进一步深入学习。
六、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对洛伦兹力概念、大小、方向、计算方法和作用点的掌握情况。
2. 实验报告：评估学生在实验中对洛伦兹力方向的观察和理解能力。
3. 课后习题：通过课后习题的完成情况，了解学生对课堂所学知识的巩固程度。
七、教学反思1. 反思教学内容：根据学生的掌握情况，调整教学内容，确保学生能够系统地掌握洛伦兹力的相关知识。
2. 反思教学方法：根据学生的反馈，调整教学方法，提高教学效果。
3. 反思教学过程：总结课堂教学的优点和不足，改进教学过程，提高教学质量。
八、课后作业1. 请简述洛伦兹力的概念及其大小、方向、作用点。
2. 请举例说明洛伦兹力在实际问题中的应用。
高中物理《洛伦兹力的应用》教学教案
高中物理《洛伦兹力的应用》教学教案一、教学目标1. 让学生理解洛伦兹力的概念，知道洛伦兹力的大小、方向和作用点。
2. 让学生掌握洛伦兹力的计算方法，能够运用洛伦兹力公式进行相关计算。
3. 培养学生运用洛伦兹力解释实际问题的能力，提高学生的物理素养。
二、教学内容1. 洛伦兹力的概念及其与磁感应强度的关系。
2. 洛伦兹力的大小和方向。
3. 洛伦兹力的作用点。
4. 洛伦兹力的计算方法。
5. 洛伦兹力在实际问题中的应用。
三、教学重点与难点1. 重点：洛伦兹力的概念、大小、方向和作用点。
2. 难点：洛伦兹力的计算方法和在实际问题中的应用。
四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生探究洛伦兹力的相关知识点。
2. 利用多媒体课件，直观展示洛伦兹力的作用效果。
3. 结合实际例子，让学生学会运用洛伦兹力公式解决问题。
4. 开展小组讨论，培养学生的合作精神和口头表达能力。
五、教学过程1. 导入：通过回顾磁场和电流的关系，引导学生思考洛伦兹力的产生。
2. 新课：讲解洛伦兹力的概念、大小、方向和作用点，引导学生掌握相关知识点。
3. 实例分析：分析实际问题，让学生学会运用洛伦兹力公式进行计算。
4. 练习：布置练习题，让学生巩固所学知识。
6. 作业：布置课后作业，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对洛伦兹力的概念、大小、方向和作用点的掌握情况。
2. 练习题解答：检查学生是否能正确运用洛伦兹力公式进行相关计算。
3. 课后作业：评估学生对课堂所学知识的巩固程度。
七、教学拓展1. 引导学生思考洛伦兹力在现代科技中的应用，如电磁悬浮列车、磁悬浮耳机等。
2. 探讨洛伦兹力在其他领域的作用，如生物体内的磁感应现象。
八、教学反思1. 反思教学过程中的优点和不足，如教学方法、课堂互动等。
2. 根据学生反馈，调整教学策略，提高教学质量。
九、教学资源1. 多媒体课件：用于展示洛伦兹力的作用效果，增强学生直观感受。
2. 练习题库：提供不同难度的练习题，满足学生个性化学习需求。
研究洛伦玆力(学案)
研究洛伦兹力【学习目标】1、知道什么是洛伦兹力。
2、会利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
3、知道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、知道洛伦兹力对运动电荷不做功。
6、了解速度选择器。
一、猜想与实验已知：1.磁场对电流有安培力的作用。
2.电流是由电荷的定向移动形成的，电流方向与 电荷（“正”或“负”）运动方向相同，与 电荷（“正”或“负”）运动方向相反。
猜想：磁场对 可能有力的作用。
实验：了解教材P 87图3-2-3中的实验装置，观察图中显示的实验现象。
解释：试着用你的猜想看能否解释图中的实验现象，即电子束会向下偏转。
结论： 。
二、【课堂练习】洛伦玆力的方向——左手定则的应用例题：试根据已知条件，判断图中各带电粒子受到的洛伦玆力的方向或粒子的电性。
（a ） （b ） （c ） （d ） 问题讨论：1.运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力吗？若运动电荷在磁场中某处所受洛伦兹力为零，则该处的磁感应强度一定为零吗？2.洛伦玆力对在磁场中运动的带电粒子是否做功？v B fvB· · · · · · ·· ·· ·· · · · ·××× × × × × ×三、洛伦玆力的大小1、洛伦玆力与安培力的关系：一段长为L 、横截面积为S 、电流为I 的通电导体（如图所示）在磁场中所受的安培力实际上是这段导体内所有自由电荷受到的洛伦兹力的矢量和。
2、洛伦玆力大小的理论推导：⑴ 问题：当磁场方向垂直电流方向时（即磁场方向垂直于电荷的运动方向），如何根据一段导体所受的安培力大小推导出每个自由电荷所受的洛伦玆力的大小？洛伦玆力的大小应该与哪些因素有关？⑵ 试试看：已知均匀通电导线的长度为L ，横截面积为S ，导线中单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电量为q ，当电荷以速度v 定向移动时，形成的电流大小为I 。
1.2 洛伦兹力 学案-2021-2022学年鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册
第2节 洛伦兹力 学案学习目标：1. 知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向.2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小.基础知识：一、磁场对运动电荷的作用1．洛伦兹力：物理学中，把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。
2．洛伦兹力的大小(1)当v 与B 成θ角时，F ＝q v B sin θ.(2)当v ⊥B 时，F ＝q v B .(3)当v ∥B 时，F ＝0.二、从安培力到洛伦兹力1．洛伦兹力的推导设导线横截面积为S ，单位体积中含有的自由电子数为n ，每个自由电子的电荷量为e ，定向移动的平均速率为v ，垂直于磁场方向放入磁感应强度为B 的磁场中，如图所示。
截取一段长度l ＝v Δt 的导线，这段导线中所含的自由电子数为N ，则 N ＝nSl ＝nS v Δt在Δt 时间内，通过导线横截面的电荷为Δq ＝neS v Δt通过导线的电流为I ＝Δq Δt ＝neS v这段导线所受到的安培力F ＝IlB ＝neS v 2B Δt每个自由电子所受到的洛伦兹力f ＝F N ＝e v B安培力的微观解释示意图2．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，让磁感线从掌心垂直进入，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．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反．三、带电粒子在匀强磁场中的运动1．运动性质：当运动电荷垂直射入匀强磁场后，运动电荷做匀速圆周运动。
2．向心力：由洛伦兹力f 提供，即q v B ＝m v 2r 。
3．轨道半径：r ＝m v qB ，由半径公式可知带电粒子运动的轨道半径与运动的速率、粒子的质量成正比，与电荷量和磁感应强度成反比。
4．运动周期：由T ＝2πr v 可得T ＝2πm qB 。
由周期公式可知带电粒子的运动周期与粒子的质量成正比，与电荷量和磁感应强度成反比，而与轨道半径和运动速率无关。
2021-2022学年高二物理教科版选修3-1学案：第三章 4 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
学案4磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力[目标定位] 1.能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式.2.会计算洛伦兹力的大小，会推断洛伦兹力的方向.3.会用公式F洛＝q v B推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式、周期公式，并会应用它们解决有关问题．一、洛伦兹力的方向[问题设计]图1如图1所示，一个阴极射线管的两个电极之间加上高电压后，就会在旁边的荧光屏上看到一条亮线．它显示出了电子运动的路径．将阴极射线管置入磁场中，会看到电子束偏转．那么，电子束偏转方向与磁场方向、电子束运动方向的关系满足怎样的规律？答案左手定则[要点提炼]1．洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力．通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现．2．洛伦兹力的方向判定：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．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反．3．洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于v和B所打算的平面(但v和B的方向不愿定垂直)．二、洛伦兹力的大小[问题设计]图2如图2所示，磁场的磁感应强度为B.设磁场中有一段长度为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，每个自由电荷的电荷量为q且定向运动的速度都是v .(1)导线中的电流是多大？导线在磁场中所受安培力是多大？(2)长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？每个自由电荷所受洛伦兹力是多大？答案(1)I＝nq v S F安＝ILB＝nq v SLB(2)N＝nSL F洛＝F安N＝q v B[要点提炼]1．洛伦兹力的大小：F＝q v B sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角．(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时：F＝q v B；(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时：F＝0；(3)当电荷在磁场中静止时：F＝0.2．洛伦兹力与安培力的关系：安培力是导体中全部定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．而洛伦兹力是安培力的微观本质．三、带电粒子在磁场中的运动[问题设计]1．一个带电粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中以速度v垂直磁场方向开头运动，这个粒子将做什么运动？答案由左手定则可以推断，这个带电粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力的方向垂直于磁场方向和粒子运动方向所打算的平面，由此可以看出洛伦兹力F洛总是垂直于速度v的方向，且洛伦兹力总在一个平面内，故这个带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动．2．一个质量为m、带电荷量为q的粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以速度v做匀速圆周运动，你能计算出它做圆周运动的轨道半径R和周期T吗？答案因做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力F洛＝q v B故有q v B＝m v2R带电粒子做圆周运动的半径：R＝m vqB周期：T＝2πRv＝2πmqB.[要点提炼]1．带电粒子所受洛伦兹力与速度方向垂直，只转变速度方向，不转变速度大小，对运动电荷不做功(选填“做功”或“不做功”)．2．沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动．向心力为洛伦兹力F＝q v B，由q v B ＝m v 2R 可知半径R ＝m v qB ，又T ＝2πR v ，所以T ＝2πmqB .[延长思考]同一带电粒子，在同一匀强磁场以不同的速度做匀速圆周运动中，半径R 与速度的大小有什么关系？它的周期与速度有关系吗？答案 由R ＝m v qB 知，粒子做圆周运动的半径R 随速度的增大而增大；由T ＝2πR v ，得出T ＝2πmqB ，因此粒子做圆周运动的周期与速度无关．一、洛伦兹力的方向和大小例1 如图3所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B ，带电粒子的速率均为v ，带电荷量均为q .试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．图3解析 (1)因v ⊥B ，所以F ＝q v B ，方向垂直v 指向左上方．(2)v 与B 的夹角为30°，将v 分解成垂直磁场的重量和平行磁场的重量，v ⊥＝v sin 30°，F ＝q v B sin 30°＝12q v B .方向垂直纸面对里．(3)由于v 与B 平行，所以不受洛伦兹力． (4)v 与B 垂直，F ＝q v B ，方向垂直v 指向左上方． 答案 (1)q v B 垂直v 指向左上方 (2)12q v B 垂直纸面对里 (3)不受洛伦兹力(4)q v B 垂直v 指向左上方 二、带电粒子在磁场中的圆周运动例2 质量和电荷量都相等的带电粒子M 和N ，以不同的速率经小孔S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图4中虚线所示．下列表述正确的是( )图4A ．M 带负电，N 带正电B ．M 的速率小于N 的速率C ．洛伦兹力对M 、N 做正功D ．M 的运行时间大于N 的运行时间解析 由左手定则知M 带负电，N 带正电，选项A 正确；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动且向心力F 向＝F 洛，即m v 2r ＝q v B 得r ＝m vqB ，由于M 、N 的质量、电荷量都相等，且r M >r N ，所以v M >v N ，选项B 错误；M 、N 运动过程中，F 洛始终与v 垂直，F 洛不做功，选项C 错误；由T ＝2πmqB知M 、N 两粒子做匀速圆周运动的周期相等且在磁场中的运动时间均为T2，选项D 错误．答案 A针对训练 质子和α粒子由静止动身经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各物理量间的关系正确的是( )A ．速度之比为2∶1B ．周期之比为1∶2C ．半径之比为1∶2D ．角速度之比为1∶1答案 B解析 由qU ＝12m v 2①q v B ＝m v 2R ②，得R ＝1B2mU q ，而m α＝4m H ，q α＝2q H ，故R H ∶R α＝1∶2，又T ＝2πmqB，故T H ∶T α＝1∶2.同理可求其他物理量之比．三、有关洛伦兹力的综合问题分析例3图5一个质量为m ＝0.1 g 的小滑块，带有q ＝5×10－4 C 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，磁场方向垂直纸面对里，如图5所示，小滑块由静止开头沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g 取10 m/s 2)．求：(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度是多大？ (3)该斜面长度至少是多长？ 解析(1)小滑块在沿斜面下滑的过程中，受重力mg 、斜面支持力N 和洛伦兹力F 作用，如图所示，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力F 应垂直斜面对上，依据左手定则可知，小滑块应带负电荷．(2)小滑块沿斜面下滑的过程中，由平衡条件得F ＋N ＝mg cos α，当支持力N ＝0时，小滑块脱离斜面．设此时小滑块速度为v max ，则此时小滑块所受洛伦兹力F ＝q v max B ， 所以v max ＝mg cos αqB ＝0.1×10－3×10×325×10－4×0.5 m/s≈3.5 m/s(3)设该斜面长度至少为l ，则小滑块离开斜面的临界状况为小滑块刚滑到斜面底端时．由于下滑过程中只有重力做功，由动能定理得mgl sin α＝12m v 2max －0，所以斜面长至少为l ＝v 2max 2g sin α＝(3.5)22×10×0.5m ≈1.2 m答案 (1)负电荷 (2)3.5 m/s (3)1.2 m规律总结 1.带电物体在磁场或电场中运动的分析方法和分析力学的方法一样，只是比力学多了洛伦兹力和电场力．2．对带电粒子受力分析求合力，若合力为零，粒子做匀速直线运动或静止；若合力不为零，粒子做变速直线运动，再依据牛顿其次定律分析粒子速度变化状况．1．(对洛伦兹力方向的判定)如图所示，带负电的粒子在匀强磁场中运动．关于带电粒子所受洛伦兹力的方向，下列各图中推断正确的是( )答案 A解析 本题考查了左手定则的应用，依据左手定则即可正确推断磁场、运动方向、洛伦兹力三者之间的关系，特殊留意的是四指指向和正电荷运动方向相同和负电荷运动方向相反．依据左手定则可知A 图中洛伦兹力方向应当向下，故A 正确；B 图中洛伦兹力方向向上，故B 错误；C 图中所受洛伦兹力方向向里，故C 错误；D 图中所受洛伦兹力方向向外，故D 错误．故选A.2．(对洛伦兹力公式的理解)一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感线方向运动，现将该磁场的磁感应强度增大一倍，则带电粒子受到的洛伦兹力( ) A ．增大两倍 B ．增大一倍 C ．减小一半 D ．照旧为零答案 D解析 本题考查了洛伦兹力的计算公式F ＝q v B ，留意公式的适用条件．若粒子速度方向与磁场方向平行，洛伦兹力为零，故A 、B 、C 错误，D 正确．3．(带电粒子在磁场中的圆周运动)在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，假如又垂直进入另一磁感应强度是原来的磁感应强度2倍的匀强磁场，则( ) A ．粒子的速率加倍，周期减半B．粒子的速率不变，轨道半径减半C ．粒子的速率减半，轨道半径为原来的四分之一D ．粒子的速率不变，周期减半 答案 BD解析 洛伦兹力不转变带电粒子的速率，A 、C 错．由R ＝m v qB ，T ＝2πmqB 知：磁感应强度加倍时，轨道半径减半、周期减半，故B 、D 正确．4．(带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动)如图6所示，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)，一带电粒子从紧贴铝板上表面的P 点垂直于铝板向上射出，从Q 点穿越铝板后到达PQ 的中点O ，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变．不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )图6A ．2 B. 2 C ．1 D.22答案 D解析 依据q v B ＝m v 2r 有B 1B 2＝r 2r 1·v 1v 2 ，穿过铝板后粒子动能减半，则v 1v 2＝2，穿过铝板后粒子运动半径减半，则r 2r 1＝12，因此B 1B 2＝22，D 正确．题组一 对洛伦兹力方向的判定1．在以下几幅图中，对洛伦兹力的方向推断不正确．．．的是( )答案 C2.一束混合粒子流从一放射源射出后，进入如图1所示的磁场，分别为1、2、3三束，则下列推断正确的是( )图1A ．1带正电B ．1带负电C ．2不带电D ．3带负电答案 ACD解析 依据左手定则，带正电的粒子向左偏，即1；不偏转说明不带电，即2；带负电的粒子向右偏，即3，因此答案为A 、C 、D.3．在学校操场的上空停着一个热气球，从它底部脱落一个塑料小部件，下落过程中由于和空气摩擦而带负电，假如没有风，那么它的着地点会落在热气球正下方地面位置的( ) A ．偏东 B ．偏西 C ．偏南 D ．偏北 答案 B解析 在北半球，地磁场在水平方向上的重量方向是水平向北，塑料小部件带负电，依据左手定则可得塑料小部件受到向西的洛伦兹力，故向西偏转，B 正确． 题组二 对洛伦兹力特点及公式的理解应用4．一个运动电荷在某个空间里没有受到洛伦兹力的作用，那么( ) A ．这个空间确定没有磁场 B ．这个空间不愿定没有磁场C ．这个空间可能有方向与电荷运动方向平行的磁场D ．这个空间可能有方向与电荷运动方向垂直的磁场 答案 BC解析 由题意，运动电荷在某个空间里没有受到洛伦兹力，可能空间没有磁场，也可能存在磁场，磁场方向与电荷运动方向平行．故A 错误，B 、C 正确．若磁场方向与电荷运动方向垂直，电荷确定受到洛伦兹力，不符合题意，故D 错误．故选B 、C.5.如图2所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽视重力，电子在管内的运动应当是( )图2A ．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 答案 C解析 电子的速度v ∥B ，F 洛＝0，电子做匀速直线运动．6．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，则电场力对带电粒子做正功，粒子动能确定增加 B ．带电粒子垂直于电场线方向射入，则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，粒子动能确定增加 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 答案 D解析 带电粒子在电场中受到的电场力F ＝qE ，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，做功的正负由θ角(力与位移方向的夹角)打算．对选项A ，只有粒子带正电时才成立；垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加．带电粒子在磁场中的受力——洛伦兹力F ′＝q v B sin θ，其大小除与运动状态有关，还与θ角(磁场方向与速度方向之间的夹角)有关，带电粒子沿平行磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动．在其他方向上由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功．综上所述，正确选项为D.7.有一个带正电荷的离子，沿垂直于电场的方向射入带电平行板的匀强电场，离子飞出电场后的动能为E k .当在带电平行板间再加入一个垂直纸面对里的如图3所示的匀强磁场后，离子飞出电场后的动能为E k ′，磁场力做功为W ，则下列推断正确的是( )图3A ．E k <E k ′，W ＝0B ．E k >E k ′，W ＝0C ．E k ＝E k ′，W ＝0D ．E k >E k ′，W >0答案 B解析 磁场力即洛伦兹力，不做功，故W ＝0，D 错误；有磁场时，带正电的粒子受到洛伦兹力的作用使其所受的电场力做功削减，故B 选项正确． 题组三 带电粒子在磁场中的运动8．运动电荷进入磁场(无其他场)中，可能做的运动是( )A ．匀速圆周运动B ．平抛运动C ．自由落体运动D ．匀速直线运动答案 AD解析 若运动电荷平行磁场方向进入磁场，则电荷做匀速直线运动，若运动电荷垂直磁场方向进入磁场，则电荷做匀速圆周运动，A 、D 正确；由于电荷的质量不计，故电荷不行能做平抛运动或自由落体运动，B 、C 错误．9．图4为某磁谱仪部分构件的示意图．图中，永磁铁供应匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹．宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子．当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是( )图4A ．电子与正电子的偏转方向确定不同B ．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径确定相同C ．仅依据粒子运动轨迹无法推断该粒子是质子还是正电子D ．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小 答案 AC解析 电子、正电子和质子垂直进入磁场时，所受的重力均可忽视，受到的洛伦兹力的方向与其电性有关，由左手定则可知A 正确；由轨道公式R ＝m vqB 知 ，若电子与正电子与进入磁场时的速度不同，则其运动轨迹的半径也不相同，故B 错误．由R ＝m v qB ＝2mE kBq知，D 错误．因质子和正电子均带正电，且运动轨迹的半径大小无法计算出，故依据粒子运动轨迹无法推断该粒子是质子还是正电子，C 正确．图510．如图5所示，一带负电的滑块从绝缘粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v ，若加一个垂直纸面对外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率为( ) A ．变大 B ．变小C ．不变 D．条件不足，无法推断答案 B解析 加上磁场后，滑块受到垂直斜面对下的洛伦兹力作用，使滑块所受摩擦力变大，摩擦力对滑块所做的负功变大，而洛伦兹力不做功，重力做功恒定，由能量守恒可知，滑块滑至底端时的速率变小．11．如图6所示，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直．一个带负电荷的小滑块由静止开头从半圆轨道的最高点M 下滑到最右端，则下列说法中正确的是 ( )图6A ．滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大B ．滑块经过最低点时的加速度比磁场不存在时小C ．滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小D ．滑块从M 点到最低点所用时间与磁场不存在时相等 答案 D解析 由于洛伦兹力不做功，故与磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的速度不变，选项A 错误；由a ＝v 2R ，与磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的加速度不变，选项B 错误；由左手定则，滑块经最低点时所受的洛伦兹力向下，而滑块所需的向心力不变，故滑块经最低点时对轨道的压力比磁场不存在时大，选项C 错误；由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，在任意一点，滑块经过时的速度均与不加磁场时相同，选项D 正确． 12.如图7所示，在x 轴上方有磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面对里的匀强磁场．x 轴下方有磁感应强度大小为B2，方向垂直纸面对外的匀强磁场．一质量为m 、电荷量为－q 的带电粒子(不计重力)，从x 轴上O 点以速度v 0垂直x 轴向上射出．求：图7(1)射出之后经多长时间粒子其次次到达x 轴？ (2)粒子其次次到达x 轴时到O 点的距离． 答案 (1)3πmqB (2)6m v 0qB解析 粒子射出后受洛伦兹力做匀速圆周运动，运动半个圆周后第一次到达x 轴，以向下的速度v 0进入x 轴下方磁场，又运动半个圆周后其次次到达x 轴．如图所示． (1)由牛顿其次定律q v 0B ＝m v 20R ①T ＝2πR v 0②得T 1＝2πm qB ，T 2＝4πmqB ，粒子其次次到达x 轴所需时间 t ＝12T 1＋12T 2＝3πmqB. (2)由①式可知R 1＝m v 0qB ，R 2＝2m v 0qB ，粒子其次次到达x 轴时到O 点的距离 x ＝2R 1＋2R 2＝6m v 0qB.13.一细棒处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，棒与磁场垂直，磁场方向垂直纸面对里，如图8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？图8 答案mg cos θqB解析小环沿棒下滑，对环进行受力分析可知，当环对棒的作用力为零时如图所示，其所受洛伦兹力大小F 洛＝q v B ，方向垂直于棒斜向上，应有F 洛＝mg cos θ，得v ＝mg cos θqB.。
教科版高中物理选择性必修第二册第1章3洛伦兹力学案
3．洛伦兹力学习任务1．知道洛伦兹力方向的判断方法以及大小的计算。
运用所学知识，能够解释带电粒子在匀强磁场中的运动。
(物理观念)2．探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的半径、周期与哪些物理量有关。
(科学探究)3．知道洛伦兹力公式的推导过程，通过理论分析掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式的应用。
(科学思维)知识点一洛伦兹力的方向1．初识洛伦兹力(1)定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力。
(2)应用：①在传统的电视显像管中利用特殊线圈产生的磁场控制电子偏转，扫描出画面；②使射线发生偏转保护地球。
2．洛伦兹力的方向(1)左手定则：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷的运动方向(即电流方向)，则大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。
若在磁场中运动的是带负电的粒子，应用左手定则时，四指应指向该粒子运动方向的反方向。
(2)洛伦兹力方向的特点：F洛⊥B、F洛⊥v，即F洛垂直于B和v所决定的平面。
1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)运动的电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力，正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同，负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。
(×)(2)判断电荷所受洛伦兹力的方向时，应同时考虑电荷的电性。
(√)(3)同一电荷，以相同大小的速度进入磁场，速度方向不同时，洛伦兹力的大小也可能相同。
(√) (4)若电荷的速度方向与磁场方向平行，电荷不受洛伦兹力。
(√)知识点二 洛伦兹力的大小1．当v 与B 成θ角时：F 洛＝q v B sin θ。
2．当v ⊥B 时：F 洛＝q v B 。
3．当v ∥B 时：F 洛＝0。
知识点三 带电粒子在匀强磁场中的运动1．运动轨迹带电粒子(不计重力)以一定的速度v 进入磁感应强度为B 的匀强磁场时：(1)当v ∥B 时，带电粒子将做匀速直线运动。
高二物理学案29 洛伦兹力的应用二
高二物理学案29洛伦兹力的应用二课前案【学习目标】1、进一步熟练掌握在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动问题的处理2、会处理临界极值问题【基础知识】1、v ⊥B 时，所受洛仑兹力提供 ，做 运动；动力学方程： = m Rv 2轨道半径公式：R= 周期：T= 2、处理方法确定圆心、确定半径、几何关系求半径、利用半径周期公式计算3、临界极值问题此类问题的关键是找准“临界点”，比如“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语，或与磁场边界相切等条件。
课中案例1、如右图所示，长为l 的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ；板间距离也为l ，板不带电．现有质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子从左边极板间中点处垂直于磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，速度v 应满足什么条件？例2、在真空中，半径r =3×10-2m 的圆形区域内有匀强磁场，方向如图所示，磁感强度B=0.2T ，一个带正电的粒子，以初速度v 0=106m/s 从磁场边界上直径ab 的一端a 射入磁场，已知该粒子的比荷=mq 108C/kg ，不计粒子重力，求： （1）粒子在磁场中作匀速圆周运动的半径是多少？（2）若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时v 0方向与ab的夹角θ及粒子的最大偏转角β。
例3.一质量为m、带电量为q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感强度为B的一圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，粒子飞出磁场区后，从b处穿过x轴，速度方向与x 轴正向夹角为30°，如图所示（粒子重力忽略不计）。
试求：（1）圆形磁场区的最小面积；（2）粒子从O点进入磁场区到达b点所经历的时间；（3）b点的坐标课后案1.如图所示，在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（重力不计）以速度v从AC边的中点O垂直AC边射入磁场区域。
高中物理洛伦兹力教案
高中物理洛伦兹力教案
一、教学目标：
1. 了解洛伦兹力的概念和作用；
2. 掌握计算洛伦兹力的公式；
3. 通过实验与计算，探究洛伦兹力的影响因素。
二、教学重点与难点：
重点：洛伦兹力的概念和计算；
难点：洛伦兹力的实验探究。
三、教学准备：
1. 实验装置：导线、磁铁、电池、电子束管等；
2. 计算器、实验记录表。
四、教学过程：
1. 概念引入：介绍洛伦兹力的定义和作用，并与学生讨论其重要性；
2. 公式推导：引导学生推导洛伦兹力的计算公式；
3. 实验探究：让学生通过实验，探究电流、磁场强度和磁感应强度对洛伦兹力大小的影响；
4. 结果分析：引导学生分析实验结果，总结洛伦兹力的影响因素；
5. 拓展应用：讨论洛伦兹力在实际生活中的应用，如电子束管和电动机等；
6. 练习与检测：布置相关练习题，检测学生对洛伦兹力的理解。
五、教学反馈：
1. 教师及时对学生的实验结果进行评价和反馈；
2. 学生完成练习题，及时纠正错误，并巩固所学知识。
六、课后作业：
1. 完成相关练习题；
2. 思考洛伦兹力在生活中的应用，并写出个人见解。
通过本课教学，学生能够深入了解洛伦兹力的概念和作用，掌握计算洛伦兹力的方法，并通过实验探究洛伦兹力的影响因素，从而提高他们的物理学习兴趣和实验能力。
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高二物理学案27
洛伦兹力
【学习目标】
1、知道什么是洛伦兹力，能计算洛伦兹力的大小，
2、会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
3、知道洛伦兹力与安培力的联系，能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式。
【问题导引】
1、观察阴极射线的运动：
问题1：阴极射线是什么？
问题2：阴极射线垂直进入磁场中径迹会发生什么变化？由此你能得到什么结论？
2.阅读教材
能从安培力公式推导出洛伦兹力公式（建立模型）
（1）电流的微观表达式I ＝nvSq
（2）如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏
观上表现为导线所受的安培力。
按照这个思路请你尝试由安培
力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。
（3）知道安培力与洛伦兹力的联系与区别
（4）会用左手定则判断洛伦兹力的方向
讨论：当负电的高能粒子垂直射向赤道时，粒子向什么方向偏转？
【知识要点】
一、洛伦兹力
1、定义：磁场对 的作用力叫做洛伦兹力
2、公式：当v ⊥B 时， ，f= ；当v ∥B 时，f=
当V=0时，f=0，故磁场只对 电荷有力的作用
3、方向判断：
定则：伸开 ，拇指与四指 ，且处于同一平面内，让 垂直穿过手心，四指指向 运动的方向，则大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
（温馨提示：负电荷应指向运动的反方向）
洛伦兹力的方向垂直于B 、V 决定的平面
4、做功：洛伦兹力与速度方向始终 ，故洛伦兹力不做功（任何情况）
二、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
由安培力公式推导洛仑兹力公式（详见教材）
三、带电粒子在磁场中运动（不计其它作用）
（1）若v//B ，带电粒子以速度v 做 运动（此情况下洛伦兹力f=0）
（2）若v ⊥B ，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v 做 运动。
向心力由 提供，动力学方程： =
ILB F =qvB f =
两个基本公式（1）轨道半径公式： （2）周期公式：
讨论：试比较电荷在电场中受到的电场力与电荷在磁场中受到的洛伦兹力有什么不同？
课中案
例1.如图所示，各带电粒子均以速度v 射入匀强磁场，其中图C 中v 的方向垂直纸面向里，图D 中v 的方向垂直纸面向外，试分别指出各带电粒子所受洛仑兹力的方向。
例2.初速度为v 0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初始运动方向如图所示，则( )
A.电子将向右偏转，速率不变, 半径不变
B.电子将向左偏转，速率改变，半径变小
C.电子将向左偏转，速率不变，半径不变
D.电子将向右偏转，速率不变，半径变大
例3.两个电子以大小不同的初速度沿垂直磁场的方向射入一匀强磁场中．设r 1、r 2为这两个电子的运动轨道半径，T 1、T 2是它们的运动周期，则( )
A ．r 1＝r 2，T 1≠T 2
B ．r 1≠r 2，T 1≠T 2
C ．r 1＝r 2，T 1＝T 2
D ．r 1≠r 2，T 1＝T 2
例4.带负电的小球用绝缘丝线悬挂于O 点，在匀强磁场中摆动，不计空气阻
力，当小球每次通过最低点时（ ）
A ．摆球受到的磁场力相同
B ．摆球的动能相同
C ．摆球的速度相同
D ．摆球所受丝线拉力相等
例5.一个质量m=0.1g 的小滑块，带有C q 4
105-⨯=的电荷放置在倾角030=α的光滑斜面上（绝缘），斜面置于B=0.5T 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，设斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面，求：
（1）小滑块带何种电荷？
（2）小滑块离开斜面的瞬时速度多大？
（3）该斜面的长度至少多长？
课后案
1.关于静电力、安培力与洛伦兹力，下列说法正确的是（ ）
A．电荷放入静电场中一定会受静电力，静电力的方向与该处电场强度的方向相同
B．通电导线放入磁场中一定受安培力，安培力的方向与该处磁场方向垂直
C．电荷放入磁场中就会受到洛伦兹力，洛伦兹力的方向与该处磁场方向垂直
D．当电荷的速度方向与磁场方向垂直时受到的洛伦兹力最大，方向与磁场方向垂直
2.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，只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．洛伦兹力对带电粒子不做功
C．洛伦兹力改变带电粒子的速度方向
D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向
3. 洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度v的方向，洛伦兹力F的方向及磁感应强度B的方向，虚线圆表示粒子的轨迹，其中可能出现的情况是（）
A．B．C．D．
4.电子在匀强磁场中做匀速圆周运动．下列说法正确的是()
A．速率越大，周期越大
B．速率越小，周期越大
C．速度方向与磁场方向平行
D．速度方向与磁场方向垂直
5.质子和α粒子质量之比m1：m2=1：4，电量之比q1：q2=1：2，它们以相同速度垂直匀强磁场方向进入磁场区，它们在磁场中做匀速圆周运动轨道半径之比与周期之比应为（）
A.R1：R2=1：2，T1：T2=1：2
B.R1：R2=1：2，T1：T2=1：1
C.R1：R2=2：1，T1：T2=2：1
D.R1：R2=1：1，T1：T2=1：1
6.在长直导线AB附近，有一带正电的小球由绝缘线悬挂在M点，如图所示，当导线中有恒定电流通过时，下列说法中正确的是（）
A．小球受到垂直纸面向里的磁场力
B．小球受到垂直纸面向外的磁场力
C．小球受到垂直于AB向右的磁场力
D．小球不受磁场力的作用
7.如图所示，在示波管的正上方有一根直导线，导线中通以如图所示的电流时，示波管中的电子束将（电子的初速度方向与直导线平行）（）
A．向上偏转
B．向下偏转
C．向纸内偏转
D．向纸外偏转
8．如图为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹，室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直（图中垂直于纸面向里，）由此可知此粒子（）
A．一定带正电
B．一定带负电
C．不带电
D．可能带正电，也可能带负电
9.一个长螺线管通有交流电，把一个带电粒子（不计重力）沿管轴线射入管中粒子将在管中（）A．做圆周运动
B．做匀加速直线运动
C．沿轴线来回运动
D．做匀速直线运动
10.从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用。
如图为地磁场对宇宙射线作用的示意图。
现有来自宇宙的一束质子流，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．相对于预定地点稍向东偏转
C．相对于预定地点稍向西偏转
D．相对于预定地点稍向北偏转
11.如图所示，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速
度为v，若加上个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时（）
A.v变大
B.v变小
C.v不变
D.不能确定v的变化。