安培力、洛倫茲力

1、 安培力 洛倫茲力教學內容安培力 洛倫茲力教學目標1.知道安培力的概念。知道通電導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，并會用它解答有關問題.2.會用安培力公式F=BIL解答有關問題. 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部構造和原理。 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.教學過程第1課時導入讓學生回憶在在第二節(jié)中通電導線在磁場中受力大小與什么因素有關。知識要點一、 安培力的方向通電導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，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線（電流為I、導線長為L）和磁場（B）方向垂直時，通電導線所受的安培力的大小：F = BIL（最大） 兩種特例：即F = ILB(IB)和F = 0(IB)。一般情況：當磁感應強度B的方向與導線成角時，有F = ILBsin還應該注意的是：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，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的基礎上，確定在給定位置上給定的一小段通電直導線的受力情況，在中學階段，它只適用于勻強磁場。三、 磁電式電流表1.構造電流表的組成：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-引導學生弄清楚以下幾點：線圈的轉動是怎樣產生的? 線圈為什么不一直轉下去？為什么指針偏轉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、一根直導線，導線與磁鐵垂直，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線圈中通有方向如圖的電流I時，在天平左、右兩邊加上質量各為m1、m2的砝碼，天平平衡；當電流反向（大小不變）時，右邊再加上質量為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磁感應強度的大小為D磁感應強度的大小為例5：實驗室經常使用的電流表是磁電式儀表這種電流表的構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線圈通以如圖乙所示的電流，下列說法正確的是（）A線圈轉到什么角度，它的平面都跟磁感線平行B線圈轉動時，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉動C當線圈轉到如圖乙所示的位置，b端受到的安培力方向向上D當線圈轉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動精選習題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線，當導線中通以圖

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，當一團帶負電的烏云經過其正上方時，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，質量為M、長為L的直導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，導線能靜止在傾角為的光滑斜面上，則磁感應強度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動軸OO'發(fā)生轉

9、動的是（）ABCD5. 通電矩形線框abcd與長直通電導線MN在同一平面內，如圖所示，ab邊與MN平行關于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的直導體棒中通以大小為I的電流，靜止放在導軌上，垂直于導體棒的勻強磁場的磁感應強度為B，B的方向與豎直方向成角下列說法中正確的是（）A導體棒受到磁場力大小為BILB導體棒對軌道壓力大小為mgBILcosC導體棒受到導軌摩擦力為（mgBILsin）D導體棒受到導軌摩擦力為BILcos7.

10、如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導軌間接有電源，電動勢為E，導軌平面與水平面間的夾角=30°金屬桿ab垂直于導軌放置，導軌與金屬桿接觸良好，整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中當磁場方向垂直導軌平面向上時，金屬桿ab剛好處于靜止狀態(tài)要使金屬桿能沿導軌向上運動，可以采取的措施是（）A減小磁感應強度BB將滑動變阻器觸頭P向左移C增大導軌平面與水平面間的夾角D將電源正負極對調使金屬桿中的電流方向改變小結學生自己總結安培力的大小和方向及電流表的構造和原理。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，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洛倫茲力的大小設有一段長度為L的通電導線，橫截面積為S，導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，將這段導線垂直于磁場方向放入磁感應強度

12、為B的磁場中.推導：I的微觀表達式為I=nqSv，通電導線受到安培力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）當粒子運動方向與磁感應強度垂直時（vB） F = qvB （2）當粒子運動方向與磁感應強度方向成時 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 ：應用電子束磁偏轉的道理。2構造 ：由電子槍（陰極）、偏轉線圈、熒光屏等組成。典型例題例1：質量為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，當小球對斜面壓力為零時的速率為例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、磁感應強度為0.5T的勻

15、強磁場，一質量為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，質量為m的小環(huán)，環(huán)內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強度為B的水平勻強磁場中，磁感應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，質量為m的帶電絕緣小球（可視為質點）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，它的方向由紙內指向紙外，當偏轉線圈通以圖示方向的電流時