運動電荷在磁場中受到力

1、運動電荷在磁場中受到力選修3-1第三章3.5運動電荷在磁場中受到的力適用學(xué)科高中物理適用年級高中二年級適用區(qū)域新課標(biāo)人教版課時時長（分鐘）60分鐘知識點1、 洛倫茲力的產(chǎn)生條件以及大小計算2、 洛倫茲力方向的判斷一一左手定則3、 洛倫茲力的綜合應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1、知道洛倫茲力的產(chǎn)生條件2、掌握洛倫茲力的大小計算以及方向的判斷1 / 21運動電荷在磁場中受到力3、掌握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.（二）過程與方法1 .通過綜合運用力學(xué)知識、電磁學(xué)知識解決帶電粒子在復(fù)合場（電場、磁場）中的問題2 .培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力.（三）情感態(tài)度與價值觀開闊學(xué)生

2、眼界，了解物理學(xué)知識在高新科技領(lǐng)域的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興 趣。1 .洛倫茲力的方向的判定教學(xué)重點2 .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.# / 21運動電荷在磁場中受到力教學(xué)難點1 .洛倫茲力的方向的判定2 .掌握垂直進入磁場方晌的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算3 / 21教學(xué)過程一、復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)1、復(fù)習(xí)磁場對電流的作用力，思考下面的問題：X，* K.2、什么是電流？k，/曠，電荷的定向移動形成電流."W X * . '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荷上的力

3、的宏觀表現(xiàn) .運動電荷在磁場中受到力二、知識講解考點 / 易錯點 1 洛倫茲力及洛倫茲力的方向（ 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)，磁場對電流作用力的實質(zhì)是磁場對運動電荷的作用力。（ 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(fù)電荷所受洛倫茲力的方向 .9 / 21帶電粒子運動的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以

4、它對運動的帶電粒子總是不做功的?？键c / 易錯點 2 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)強度為B的磁場中.安培力可以看作是作用在每個運動上的洛倫茲力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(v'B)F = qvB(2)當(dāng)粒子運動方向與磁感應(yīng)強度方向成。時(v/B)F = qvBsin 0上兩式各量的單位：F

5、為牛（N） , q為庫倫（C） ,v為米/秒（m/s ） , B為特斯拉（T）考點 / 易錯點 3 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（介紹各部分的作用102頁）運動電荷在磁場中受到力三、例題精析【例題1】【題干】三個質(zhì)子分別以大小相等、方向如圖所示的初速度 VI、V2和V3經(jīng)過平板MN上的小孔O射入勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，整個裝置放在真空中，且各質(zhì)子不計重力。這三個質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔O的距離分別是si、S2和S3,則（）A. si<s2Vs3B. si>S2>s3C. Si = S2

6、>S 3D. Si =S3Vs 2【答案】Dmv2【解析】三個質(zhì)子以同樣大小的速度垂直射入勻強磁場時，由牛頓第二定律，知 qvB=1,故其做Rmv圓周運動的半徑R=一二相等，它們做圓周運動的軌跡分別如圖所示，由于V2垂直于MN ,所以質(zhì)子2qB在磁場中逆時針轉(zhuǎn)過半周后打在 O點的左方平板MN上的某處，距。點的距離S2為半徑R的2倍，即S2 = 2R;質(zhì)子1逆時針轉(zhuǎn)過小于半圓周的一段圓弧到 O點左方某處，質(zhì)子3逆時針轉(zhuǎn)過大于半圓周 的一段圓弧到O點左方某處打到平板 MN上，由質(zhì)子1與3進入磁場的速度方向與 MN夾角均為0 及圓周運動的半徑相等可知，兩質(zhì)子打到 MN上的位置相同，得到si=S

7、3,所以si=s3Vs2,所以D正 確。1【例題2】【題干】圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫 P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強度為Bo的勻強磁場。下列表述錯誤的是（）加速電場二二1速度選擇恭“一j -工L -Us：:. &A.質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外13 / 21運動電荷在磁場中受到力運動電荷在磁場中受到力C.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫 P,粒子的比荷越小【答案

8、】D【解析】因同位素原子的化學(xué)性質(zhì)完全相同， 無法用化學(xué)方法進行分析，故質(zhì)譜儀就成為同位素分析的重要工具，A正確。在速度選擇器中，帶電粒子所受電場力和洛倫茲力在粒子沿直線運動時應(yīng)等大反mvq向，結(jié)合左手定則可知 B正確。再由qE = qvB有v = E/B, C正確。在勻強磁場B0中R=一,所以一qBmv=一，D錯誤。BR17 / 21【例題3】【題干】如圖所示的圓形區(qū)域內(nèi)，勻強磁場方向垂直于紙面向里。有一束速率各不相同的質(zhì)子自A點沿半徑方向射入磁場，這些質(zhì)子在磁場中（） ,Jf* X K X x'i,K X X X J X JA.運動時間越長，其軌道對應(yīng)的圓心角越大B.運動時間越長，

9、其軌道越長C.運動時間越短，射出磁場區(qū)域時速度越小D.運動時間越短，射出磁場區(qū)域時速度的偏向角越大運動電荷在磁場中受到力【解析】 質(zhì)子的速度越小，運動半徑越小，在磁場中運動的時間越長，軌跡對應(yīng)的圓心角越大，但運動軌跡不一定長；同理，速度越大，半徑越大，運動時間越短，速度的偏向角越小。故選項 A 正確?！纠} 4 】【題干】在以坐標(biāo)原點O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場，如圖所示。一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與x 軸的交點 A 處以速度 v 沿 x 方向射入磁場，它恰好從磁場邊界與 y 軸的交點 C 處沿 y 方向飛出。運動電荷在磁場中受到力請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷 q; m(2)若磁場的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強度的大小變?yōu)锽',該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場，但飛出磁場時的速度方向相對于入射角方向改變了60角,求磁感應(yīng)強度B'多大？此次粒子在磁場中運動所用時間t是多少？v3J3 3J3 兀 r【答案】負(fù)電荷B；3 B 3v【解析】（1）由粒子的飛行軌跡，利用左手定則可知，該粒子帶負(fù)電荷。粒子由 A點射入，由C點飛出，其速度方向改變了 90° ,則粒子軌跡半徑R=rv2又qvB = m 一則粒子的比荷Rm Br,粒子做圓周運動的半徑(2)粒子從D點飛出磁場速度方向改