2018-2019版高中物理磁場第4講磁吃運(yùn)動電荷的作用學(xué)案新人教版.docx

第4講磁場對運(yùn)動電荷的作用目標(biāo)定位1.知道什么是洛倫茲力，知道影響洛倫茲力方向的因素.2.會用左手定則判斷有關(guān)帶電粒子在磁場中運(yùn)動方向的問題.3.了解電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理及其在技術(shù)中的應(yīng)用.一、洛倫茲力1.物理學(xué)家洛倫茲首先提出，磁場對運(yùn)動電荷有力的作用.為了紀(jì)念他，人們稱這種力為洛倫茲力.2.電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)(1)沒有磁場時，電子束沿直線運(yùn)動.(2)把電子射線管放在蹄形磁鐵的兩極之間后，電子束的徑跡發(fā)生了彎曲.二、洛倫茲力的方向帶電粒子在運(yùn)動時受到洛倫茲力，在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線受到了安培力.想一想通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向可以用左手定則來判斷，既然安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那么洛倫茲力的方向是否也可用左手定則判斷？如果是，四指指向正電荷的運(yùn)動方向還是負(fù)電荷的運(yùn)動方向.答案是.在判斷安培力的方向時四指指向電流方向，正電荷定向運(yùn)動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，所以四指?yīng)指向正電荷的運(yùn)動方向，與負(fù)電荷的運(yùn)動方向相反.三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)1.沒有磁場時，電子束是直進(jìn)的，外加磁場以后，電子束的徑跡變成圓形.2.磁場的強(qiáng)弱和電子的速度都能影響圓的半徑.四、顯像管的工作原理電視顯像管也用到了電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理.一、對洛倫茲力的理解1.定義：磁場對運(yùn)動電荷的作用力叫洛倫茲力.是由荷蘭物理學(xué)家洛倫茲首先提出的.2.洛倫茲力的方向(1)安培力實(shí)際上是大量運(yùn)動電荷在磁場中受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以洛倫茲力的方向也可由左手定則判定.(2)左手定則：伸開左手，使拇指跟其余四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向正電荷運(yùn)動的方向(若是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向)，拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向.電荷運(yùn)動的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度B不一定垂直，但洛倫茲力的方向既與磁場方向垂直，又與電荷的運(yùn)動方向垂直，即洛倫茲力垂直于v和B兩者所決定的平面.3.洛倫茲力方向的特點(diǎn)(1)洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動電荷速度方向和磁場方向確定的平面，所以洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功.(2)當(dāng)電荷運(yùn)動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化.(3)用左手定則判斷負(fù)電荷在磁場中運(yùn)動所受的洛倫茲力的方向時，要注意將四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向. 例1關(guān)于洛倫茲力的方向的判定，以下說法正確的是()A.用左手定則判定洛倫茲力的方向時，“四指指向”與電荷定向運(yùn)動的方向相同B.用左手定則判定洛倫茲力的方向時，“四指指向”與電荷運(yùn)動形成等效電流的方向相同C.正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向即是該處磁場方向D.若將在磁場中的運(yùn)動電荷q換為q且速度方向反向，則洛倫茲力方向不變答案BD解析運(yùn)用左手定則時，“四指指向”應(yīng)沿電荷定向移動形成的等效電流方向，而不一定沿電荷定向移動方向，因?yàn)樨?fù)電荷定向移動形成電流的方向與其運(yùn)動方向反向.通過左手定則所確定的洛倫茲力與磁場之間關(guān)系可知：兩者方向相互垂直，而不是相互平行.針對訓(xùn)練1下圖中，電荷的速度方向、磁場方向和電荷的受力方向之間關(guān)系正確的是()答案A解析根據(jù)左手定則判斷A正確；判斷時要注意A、B選項(xiàng)中是負(fù)電荷，其運(yùn)動的方向與四指指向相反.二、洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系1.區(qū)別：洛倫茲力是單個運(yùn)動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導(dǎo)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.聯(lián)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進(jìn)行判斷.例2關(guān)于靜電力與洛倫茲力，以下說法正確的是()A.電荷只要處在電場中，就會受到靜電力，而電荷靜止在磁場中，有可能受到洛倫茲力B.靜電力對在其電場中的電荷一定會做功，而洛倫茲力對在磁場中的電荷卻不會做功C.靜電力與洛倫茲力一樣，受力方向都在電場線和磁感線上D.只有運(yùn)動的電荷在磁場中才可能會受到洛倫茲力的作用答案D解析電荷受靜電力及洛倫茲力的條件及兩種力的方向規(guī)律都不同.針對訓(xùn)練2關(guān)于安培力、電場力和洛倫磁力，下列說法正確的是()A.電荷在電場中一定受電場力作用，電荷在磁場中一定受洛倫茲力作用B.電荷所受電場力一定與該處電場方向一致，電荷所受的洛倫茲力不一定與磁場方向垂直C.安培力和洛倫茲力的方向均可用左手定則判斷D.安培力和洛倫茲力本質(zhì)上都是磁場對運(yùn)動電荷的作用，安培力可以對通電導(dǎo)線做功，洛倫茲力對運(yùn)動電荷也做功答案C解析電荷在電場中一定受電場力作用，但是運(yùn)動的電荷的速度方向與磁場方向不一致時電荷才受洛倫茲力的作用，選項(xiàng)A錯誤；正電荷所受電場力一定與該處電場方向一致，負(fù)電荷所受電場力一定與該處電場方向相反，選項(xiàng)B錯誤；安培力和洛倫茲力的方向均可用左手定則判斷，選項(xiàng)C正確；洛倫茲力的方向與電荷的運(yùn)動方向永遠(yuǎn)垂直，所以洛倫茲力對電荷永不做功，選項(xiàng)D錯誤.對洛倫茲力的理解1. 如圖241所示，電子槍向右發(fā)射電子束，其正下方水平直導(dǎo)線內(nèi)通有向右的電流，則電子束將()圖241A.向上偏轉(zhuǎn) B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙外偏轉(zhuǎn) D.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)答案A解析由安培定則知水平直導(dǎo)線上方磁場方向垂直于紙面向外，由左手定則知向右運(yùn)動的電子受到向上的洛倫茲力，故A正確.2.帶電荷量為q的粒子，在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，下面的說法中正確的是()A.只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B.如果把q改為q，速度反向且大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變C.只要帶電粒子在磁場中運(yùn)動，它一定受到洛倫茲力作用D.帶電粒子受到洛倫茲力越小，則該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度越小答案B解析影響洛倫茲力大小的因素有電荷量、速度大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向關(guān)系，A錯；由左手定則可知，洛倫茲力方向不變，速度、電荷量大小不變，則洛倫茲力大小也不變，B正確；當(dāng)磁場方向與運(yùn)動方向平行時，F(xiàn)0，C錯；磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身的性質(zhì)決定，與洛倫茲力的大小無關(guān)，D錯.洛倫茲力與左手定則3.一個不計重力的帶正電荷的粒子，沿圖242 中箭頭所示方向進(jìn)入磁場，磁場方向垂直于紙面向里，則粒子的運(yùn)動軌跡為()圖242A.圓弧a B.直線bC.圓弧c D.a、b、c都有可能答案A解析根據(jù)左手定則可判斷帶正電荷的粒子所受洛倫茲力的方向向左，所以運(yùn)動軌跡為圓弧a.4.湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子.如圖243所示，把電子射線管(陰極射線管)放在蹄形磁鐵的兩極之間，可以觀察到電子束偏轉(zhuǎn)的方向是()圖243A.向上 B.向下 C.向左 D.向右答案B解析根據(jù)左手定則可判斷電子所受洛倫茲力的方向向下.(時間：60分鐘)題組一、洛倫茲力與左手定則1.在以下幾幅圖中，洛倫茲力的方向判斷正確的是()答案B解析根據(jù)左手定則可判斷A中的粒子所受洛倫茲力的方向豎直向下；B中粒子所受洛倫茲力的方向豎直向上；C中粒子的運(yùn)動方向與磁場方向一致，不受洛倫茲力的作用；D中粒子所受洛倫茲力的方向垂直紙面向外.綜上B正確，A、C、D錯誤.2.一正電荷垂直射入勻強(qiáng)磁場中，其速度v的方向和受到的洛倫茲力F的方向如圖 244 所示，則磁場方向()圖244A.與F方向相同 B.與F方向相反C.垂直紙面向外 D.垂直紙面向里答案D解析根據(jù)左手定則可判斷磁場方向垂直紙面向里.3.三種不同粒子a、b、c從O點(diǎn)沿同一方向進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，它們的運(yùn)動軌跡分別如圖245所示.則()圖245A.粒子a一定帶負(fù)電B.粒子b一定帶正電C.粒子c一定帶負(fù)電D.粒子b一定帶負(fù)電答案C解析根據(jù)左手定則可判定粒子a一定帶正電，粒子c一定帶負(fù)電，粒子b不帶電，故C正確，A、B、D錯誤.4.如圖246所示，勻強(qiáng)磁場水平向右，電子在磁場中沿豎直方向向上運(yùn)動，該電子所受洛倫茲力的方向()圖246A.水平向左 B.水平向右C.垂直紙面向里 D.垂直紙面向外答案D解析根據(jù)左手定則可以判定電子所受洛倫茲力的方向垂直紙面向外，故D正確，A、B、C錯誤.5.來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時，將()A.豎直向下沿直線射向地面B.相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向東偏轉(zhuǎn)C.相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向西偏轉(zhuǎn)D.相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向北偏轉(zhuǎn)答案B解析地球表面地磁場方向由南向北，質(zhì)子帶正電.根據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子在赤道上空豎直下落過程中受到的洛倫茲力方向向東，故B正確.6.如圖247所示，電子e向上射入勻強(qiáng)磁場中，此時該電子所受洛倫茲力的方向是()圖247A.向左B.向右C.垂直于紙面向里D.垂直于紙面向外答案B解析根據(jù)左手定則可以判定電子所受洛倫茲力的方向向右，故B正確，A、C、D錯誤.題組二、洛倫茲力的綜合應(yīng)用7.如圖248所示是一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出.若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB，發(fā)現(xiàn)射線的徑跡往下偏，則()圖248A.導(dǎo)線中的電流由A流向B B.導(dǎo)線中的電流由B流向AC.若要使電子管的徑跡往上偏，可以通過改變AB中電流的方向來實(shí)現(xiàn)D.電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)答案BC解析因?yàn)锳B中通有電流，所以陰極射線管中會有磁場.電子是因?yàn)樵诖艌鲋惺艿铰鍌惼澚Φ淖饔枚l(fā)生偏轉(zhuǎn)的.由左手定則可知，陰極射線管中的磁場方向垂直于紙面向里，又根據(jù)安培定則可知，AB中的電流方向應(yīng)是由B流向A，B正確，A錯誤；當(dāng)AB中的電流方向由A流向B，則AB上方的磁場方向變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蛲?，電子所受洛倫茲力變?yōu)橄蛏希娮邮膹桔E會變?yōu)橄蛏掀D(zhuǎn)，由以上可見粒子的運(yùn)動徑跡與AB中的電流方向有關(guān)，C正確，D錯誤.8.三個相同帶電小球1、2、3，在重力場中從同一高度由靜止開始落下，其中小球1通過一附加的水平方向勻強(qiáng)電場，小球2通過一附加的水平方向勻強(qiáng)磁場，設(shè)三個小球落到同一高度時的動能分別為E1、E2和E3，不計空氣阻力，則()A.E1E2E3 B.E1E2E3C.E1E2E3答案B解析對2、3小球只有重力做功，根據(jù)動能定理知，E2E3.對小球1，電場力和重力對它都做正功，故E1E2E3，B正確.9.如圖249所示，一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管，忽略重力，電子在管內(nèi)的運(yùn)動應(yīng)該是()圖249A.當(dāng)從a端通入電流時，電子做勻加速直線運(yùn)動B.當(dāng)從b端通入電流時，電子做勻加速直線運(yùn)動C.不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運(yùn)動D.不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運(yùn)動答案C解析由于長通電螺線管中產(chǎn)生的磁場方向平行于螺