安培力、洛倫茲力

1、 安培力 洛倫茲力教學(xué)內(nèi)容安培力 洛倫茲力教學(xué)目標(biāo)1.知道安培力的概念。知道通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向與電流、磁場方向都垂直時，它的方向的判斷-左手定則。知道左手定則的內(nèi)容，會用左手定則熟練地判定安培力的方向，并會用它解答有關(guān)問題.2.會用安培力公式F=BIL解答有關(guān)問題. 知道電流方向與磁場方向平行時，電流受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場方向垂直時，電流受的安培力最大，等于BIL.3.了解磁電式電流表的內(nèi)部構(gòu)造和原理。 4. 知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向.5.知道洛倫茲力大小的推理過程.6.了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷.理解洛倫茲力對電荷不做功.

2、 7.了解電視顯像管的工作原理.教學(xué)重點難點重點：1.安培力的方向確定和大小的計算。2.利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向.3.掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算難點：1.左手定則的運用（尤其是當(dāng)電流和磁場不垂直時，左手定則如何變通使用）。2.洛倫茲力對帶電粒子不做功.3.洛倫茲力方向的判斷.教學(xué)過程第1課時導(dǎo)入讓學(xué)生回憶在在第二節(jié)中通電導(dǎo)線在磁場中受力大小與什么因素有關(guān)。知識要點一、 安培力的方向通電導(dǎo)線在磁場中受到的力叫安培力，安培力的方向可以用左手定則判斷：左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且跟手掌在同一個平面內(nèi)，把手放人磁場中，讓磁感線垂直穿人手心，并

3、使伸開的四指指向電流方向，那么，拇指所指的方向，就是通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向說明：電流和磁場可以不垂直，但安培力必然和電流方向垂直，也和磁場方向垂直，用左手定則時，磁場不一定垂直穿過手心，只要不從手背傳過就行。二、安培力的大小通電導(dǎo)線（電流為I、導(dǎo)線長為L）和磁場（B）方向垂直時，通電導(dǎo)線所受的安培力的大?。篎 = BIL（最大） 兩種特例：即F = ILB(IB)和F = 0(IB)。一般情況：當(dāng)磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)線成角時，有F = ILBsin還應(yīng)該注意的是：盡管公式F=ILB是從公式B=F/IL變形而得的，但兩者的物理意義卻有不同。公式B=F/IL是根據(jù)放置于給定磁場中的給定點上的

4、檢驗電流(電流元)受力情況，來確定這一位置的磁場的性質(zhì)，它對任何磁場中的任何點都是適用的。公式F=ILB則是在已知磁場性質(zhì)的基礎(chǔ)上，確定在給定位置上給定的一小段通電直導(dǎo)線的受力情況，在中學(xué)階段，它只適用于勻強磁場。三、 磁電式電流表1.構(gòu)造電流表的組成：永久磁鐵、鐵芯、線圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤.（最基本的是磁鐵和線圈）2.電流表的工作原理-引導(dǎo)學(xué)生弄清楚以下幾點：線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的? 線圈為什么不一直轉(zhuǎn)下去？為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強弱?如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來確定電路上電流的方向?使用時要特別注意什么?典型例題例1：如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，其中央正上方固定

5、一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，并通以垂直紙面向外的電流，（）A磁鐵對桌面的壓力減小、不受桌面摩擦力的作用B磁鐵對桌面的壓力減小、受到桌面摩擦力的作用C磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力的作用D磁鐵對桌面的壓力增大，受到桌面摩擦力的作用例2：在兩個傾角均為的光滑斜面上各放有一個相同的金屬棒，金屬棒中分別通有電流I1和I2，磁場的磁感應(yīng)強度的大小相同，方向如圖甲、乙所示，兩根金屬棒均處于平衡狀態(tài)，則兩種情況下的電流的比值I1：I2為（）AcosBCsinD例3：在赤道上空，地磁場可以看成是與地面平行且沿南北方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為0.50×104T，如果沿赤道架直流輸電線路，每隔40

6、m豎一電線桿，其中一根導(dǎo)線通有從西向東的電流30A，則每兩個相鄰電線桿間的這根導(dǎo)線受到來自地磁場的作用力的大小和方向是（）A6.0×102N，方向豎直向下 B6.0×102N，方向豎直向上C3.0×102N，方向水平向東 D3.0×102N，方向水平向南 例4：如圖所示為電流天平的工作原理圖，可用來測定勻強磁場的磁感應(yīng)強度天平的右臂下面掛一個矩形線圈，匝數(shù)為n，底邊長為L線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈平面當(dāng)線圈中通有方向如圖的電流I時，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2的砝碼，天平平衡；當(dāng)電流反向（大小不變）時，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼

7、后，天平重新平衡已知重力加速度大小為g則（）A磁場的方向垂直線圈平面向外B磁場的方向垂直線圈平面向里C磁感應(yīng)強度的大小為D磁感應(yīng)強度的大小為例5：實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的當(dāng)線圈通以如圖乙所示的電流，下列說法正確的是（）A線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行B線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉(zhuǎn)動C當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖乙所示的位置，b端受到的安培力方向向上D當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖乙所示的位置，安培力的作用使線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動精選習(xí)題1. 如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖

8、示方向的電流時（）A磁鐵對桌面的壓力增大B磁鐵對桌面的壓力減小C磁鐵受到向右的摩擦力作用D磁鐵受到向左的摩擦力作用2. 在赤道上豎立一避雷針，當(dāng)一團帶負電的烏云經(jīng)過其正上方時，避雷針發(fā)生放電，則地磁場對避雷針的作用力的方向（）A向東B向南C向西D向北3.如圖所示，質(zhì)量為M、長為L的直導(dǎo)線通有垂直紙面向外的電流I，被一絕緣線拴著并處在勻強磁場中，導(dǎo)線能靜止在傾角為的光滑斜面上，則磁感應(yīng)強度B的大小和方向可能是（）A大小為，方向垂直斜面向上B大小為方向垂直紙面向里C大小為，方向水平向右D大小為，方向沿斜面向下4. 如圖所示，四個放在勻強磁場的通電線圈，能夠由圖示位置開始繞轉(zhuǎn)動軸OO'發(fā)生轉(zhuǎn)

9、動的是（）ABCD5. 通電矩形線框abcd與長直通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，如圖所示，ab邊與MN平行關(guān)于MN的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是（）A線框有兩條邊所受的安培力方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相等C線框所受的安培力的合力方向向左D線框所受的安培力的合力方向向右6. 如圖所示，一根長度為L的直導(dǎo)體棒中通以大小為I的電流，靜止放在導(dǎo)軌上，垂直于導(dǎo)體棒的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，B的方向與豎直方向成角下列說法中正確的是（）A導(dǎo)體棒受到磁場力大小為BILB導(dǎo)體棒對軌道壓力大小為mgBILcosC導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌摩擦力為（mgBILsin）D導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌摩擦力為BILcos7.

10、如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源，電動勢為E，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角=30°金屬桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好，整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中當(dāng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上時，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向上運動，可以采取的措施是（）A減小磁感應(yīng)強度BB將滑動變阻器觸頭P向左移C增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角D將電源正負極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變小結(jié)學(xué)生自己總結(jié)安培力的大小和方向及電流表的構(gòu)造和原理。第2課時引入：磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，我們會想到：這個力可能是作用在運動電荷上的，而安培力是作用在運動電

11、荷上的力的宏觀表現(xiàn).知識要點一. 洛倫茲力的方向和大小1.洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力.通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).2洛倫茲力方向的判斷左手定則伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運動的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運動的反方向，那么拇指所指的正方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向.3洛倫茲力的大小設(shè)有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，導(dǎo)線每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度

12、為B的磁場中.推導(dǎo)：I的微觀表達式為I=nqSv，通電導(dǎo)線受到安培力F安=BIL，安培力可以看作是作用在每個運動電荷上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS,所以 F= F安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB洛倫茲力的計算公式（1）當(dāng)粒子運動方向與磁感應(yīng)強度垂直時（vB） F = qvB （2）當(dāng)粒子運動方向與磁感應(yīng)強度方向成時 F = qvBsin4.洛倫茲力永不做功：洛倫茲力與速度總是垂直的，W=0.二、顯像管的工作原理1原理 ：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理。2構(gòu)造 ：由電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等組成。典型例題例1：質(zhì)量為m、帶電量為q的小物

13、塊，從傾角為的光滑絕緣斜面上由靜止下滑，整個斜面置于方向水平向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，如圖所示若帶電小物塊下滑后某時刻對斜面的作用力恰好為零，下面說法中正確的是（）A小物塊一定帶有正電荷B小物塊在斜面上運動時做勻加速直線運動C小物塊在斜面上運動時做加速度增大，而速度也增大的變加速直線運動D小物塊在斜面上下滑過程中，當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r的速率為例2：如圖所示，甲帶正電，乙是不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起，置于粗糙的固定斜面上，地面上方空間有垂直紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)用平行于斜面的恒力F拉乙物塊，在使甲、乙一起無相對滑動沿斜面向上加速運動的階段中（）A甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大B

14、甲、乙兩物塊間的摩擦力保持不變C甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小D乙物塊與斜面之間的摩擦力不斷減小 例3：假設(shè)有一固定的S極磁單極子，其磁場分布與負點電荷電場分布相似，周圍磁感線呈均勻輻射狀分布，如圖所示距離它r處磁感應(yīng)強度大小為B=，k為常數(shù)現(xiàn)有一帶電小球在S極附近做勻速圓周運動則關(guān)于小球做勻速圓周運動的判斷正確的是（）A若小球帶正電，其運動軌跡平面在S的正上方，如圖甲所示B若小球帶正電，其運動軌跡平面在S的正下方，如圖乙所示C若小球帶負電，其運動軌跡平面在S的正上方，如圖甲所示D若小球帶負電，其運動軌跡平面在S的正下方，如圖乙所示例4：如圖所示，空間有一垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度為0.5T的勻

15、強磁場，一質(zhì)量為0.2kg且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無初速放置一質(zhì)量為0.1kg、電荷量q=+0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間的動摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力t=0時對木板施加方向水平向左，大小為0.6N的恒力F，g取10m/s2則（）A木板和滑塊一直做加速度為2m/s2的勻加速運動B滑塊開始做加速度減小的變加速運動，最后做速度為10m/s勻速運動C木板先做加速度為2m/s2勻加速運動，再做加速度增大的運動，最后做加速度為3m/s2的勻加速運動Dt=5 s后滑塊未脫離木板且有相對運動例5：足夠長的光滑絕緣槽，與水平方向的夾角分別為和（，如

16、圖所示，加垂直于紙面向里的磁場，分別將質(zhì)量相等，帶等量正、負電荷的小球a和b，依次從兩斜面的頂端由靜止釋放，關(guān)于兩球在槽上的運動，下列說法中正確的是（）A在槽上a、b兩球都做勻加速直線運動，aaabB在槽上a、b兩球都做變加速直線運動，但總有aaabCa，b兩球沿直線運動的最大位移分別為Sa，Sb，則SaSbDa、b兩球沿槽運動的時間分別為ta、tb，則tatb例6：如圖所示，水平方向垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B其間有水平固定的足夠長的粗糙絕緣桿，桿上套有一帶電量為q，質(zhì)量為m的小環(huán)，環(huán)內(nèi)徑略大于桿直徑小環(huán)與桿之間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，現(xiàn)給小環(huán)水平向右的初速度v0，則（）A

17、小環(huán)的加速度一定一直減小B小環(huán)可能先做減速運動，再做勻速運動C小環(huán)可能一直做勻速運動D小環(huán)運動過程中最終速度為v=例7：如圖所示，表面光滑絕緣的半圓弧形槽固定在地面上，其直徑AB在水平方向上，與槽面垂直的空間加上圖中所示的勻強磁場將質(zhì)量為m的帶正電小球自槽口A處由靜止釋放，小球第一次到達槽最低點時，對槽的壓力大小為mg，則小球在以后的運動過程中，對槽的最大壓力大小為（）A2mg B4mg C5mg D6mg 例8：如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為q的小球在傾角為a的光滑斜面上，由靜止開始下滑，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于紙面向外，若帶電小球下滑后某個時刻對斜面的壓力位零問：（1）小球的帶電

18、性如何？（2）此時小球下滑的速度為多少？（3）小球下滑的位移為多少？ 精選習(xí)題1. 在光滑絕緣水平面上，一輕繩拉著一個帶電小球繞豎直方向的軸O在勻強磁場中做逆時針方向的水平勻速圓周運動，磁場的方向豎直向下，其俯視圖如圖，若小球運動到A點時，繩子突然斷開，關(guān)于小球在繩斷開后可能的運動情況，以下說法不可能的是（）A小球做逆時針勻速圓周運動，半徑不變B小球做逆時針勻速圓周運動，半徑減小C小球做順時針勻速圓周運動，半徑不變D小球做順時針勻速圓周運動，半徑減小2. 甲圖中a、b是電流相等的兩直線電流，乙圖中c，d是電荷量相同的兩正點電荷，O為兩電流（或電荷）連線的中點，在O點正上方有一電子以較小的速度v

19、射向O點，不計重力關(guān)于電子的運動，下列說法正確的是（）A甲圖中的電子將做變速運動B乙圖中的電子在O點電勢最小C乙圖中的電子將做往復(fù)運動D乙圖中的電子在向O點運動的過程中，加速度一定在減小3. 如圖，一個帶負電的物體從絕緣粗糙斜面頂端滑到底端時的速度為v，若加上一個垂直紙面向外的磁場，則滑到底端時（）Av變大 Bv變小Cv不變 D不能確定v的變化4. 如圖所示，在一絕緣、粗糙且足夠長的水平管道中有一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶電球體，管道半徑略大于球體半徑整個管道處于磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中，磁感應(yīng)強度方向與管道垂直現(xiàn)給帶電球體一個水平速度v0，則在整個運動過程中，帶電球體克服摩擦力所做的功不可能為（）A0 BmCmv02 Dmv02 5. 如圖所示，質(zhì)量為m的帶電絕緣小球（可視為質(zhì)點）用長為L的絕緣細線懸掛于O點，在懸點O下方有勻強磁場現(xiàn)把小球拉離平衡位置后從A點由靜止釋放，則下列說法中正確的是（）A小球從A至C和從D至C到達C點時，速度大小相等B小球從A至C和從D至C到達C點時，繩子上的拉力相等C小球從A至C和從D至C過程中，運動快慢不一樣D小球從A至C和從D至C過程中，運動快慢一樣6. 如圖所示，為電視機顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖，圓心黑點表示電子槍射出的電子，它的方向由紙內(nèi)指向紙外，當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈通以圖示方向的電流時