2018版高中物理 第6章 磁場對電流和運(yùn)動電荷的作用 第2節(jié) 磁場對運(yùn)動電荷的作用學(xué)案 魯科版選修3-1

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1、第2節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.通過實(shí)驗(yàn)，探究磁場對運(yùn)動電荷的作用力(重點(diǎn))2.知道什么是洛倫茲力，能計(jì)算洛倫茲力的大小，會判斷洛倫茲力的方向(重點(diǎn))3.知道洛倫茲力與安培力之間的關(guān)系，能從安培力的計(jì)算公式推導(dǎo)出洛倫茲力的計(jì)算公式(難點(diǎn)) 磁 場 對 運(yùn) 動 電 荷 有 作 用 嗎1磁場對靜止電荷的作用 2磁場對運(yùn)動電荷的作用1靜止的帶電粒子在磁場中也要受到磁場的作用()2帶電粒子只要在磁場中運(yùn)動，就一定會受到磁場的作用力()電子流在磁場中偏轉(zhuǎn)說明了什么問題？【提示】磁場對運(yùn)動電荷有力的作用從 安 培 力 到 洛 倫 茲 力1洛倫茲力(1)定義：磁場對運(yùn)動電荷的作用力

2、(2)與安培力的關(guān)系：安培力是大量運(yùn)動電荷受到洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2洛倫茲力的計(jì)算公式(1)如果帶電粒子速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，fqvB.(2)如果電荷運(yùn)動的方向與磁場方向夾角為，fqvBsin_.3左手定則：伸開左手，拇指與其余四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，四指向正電荷運(yùn)動的方向，那么拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向1電荷垂直磁場運(yùn)動時，洛倫茲力最小，平行磁場運(yùn)動時洛倫茲力最大()2洛倫茲力始終與帶電粒子的運(yùn)動方向垂直，故洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功()3洛倫茲力在勻強(qiáng)磁場中一般是變力，而電場力在勻強(qiáng)電場中是恒力()怎樣判斷負(fù)電荷在磁場中運(yùn)動時受洛倫茲力的方向？【提示

3、】負(fù)電荷在磁場中受力的方向與正電荷受力的方向相反，利用左手定則時四指應(yīng)指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向如圖621所示，直導(dǎo)線長為L，導(dǎo)線中單位體積電荷數(shù)為n，橫截面積為S，電荷的電量為q，運(yùn)動速度為v，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.圖621探討1：導(dǎo)線中的電流是多少？導(dǎo)線所受的安培力多大？【提示】InqSv；FBILnqSvBL.探討2：每個自由電荷所受洛倫茲力是多少？【提示】F洛qvB.1洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系(1)區(qū)別：洛倫茲力是指單個運(yùn)動帶電粒子所受的磁場力，而安培力是指通電直導(dǎo)線所受到的磁場力洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功，而安培力可以做功(2)聯(lián)系：安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋大小關(guān)系：

4、F安NF洛(N是導(dǎo)體中定向運(yùn)動的電荷數(shù))方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向均可用左手定則進(jìn)行判斷2洛倫茲力的計(jì)算公式：FqvBsin (為v與B的夾角)(1)當(dāng)v0時，F(xiàn)0，即靜止電荷在磁場中受到的作用力一定為0；(2)當(dāng)0或180時，F(xiàn)0，即帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方向互相平行時，不受洛倫茲力；(3)當(dāng)90時，F(xiàn)qvB，此時洛倫茲力最大1(多選)下列說法正確的是()A所有電荷在電場中都要受到電場力的作用B所有電荷在磁場中都要受到洛倫茲力的作用C一切運(yùn)動電荷在磁場中都要受到洛倫茲力的作用D運(yùn)動電荷在磁場中，只有當(dāng)垂直于磁場方向的速度分量不為零時，才受到洛倫茲力的作用【解析】電荷在電場中受電場力F

5、qE，不管運(yùn)動還是靜止都一樣，故A對；電荷在磁場中的運(yùn)動方向與磁場不平行時則一定受洛倫茲力作用【答案】AD2關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動，下列說法正確的是()A帶電粒子沿電場線射入，電場力對帶電粒子做正功，粒子動能一定增加B帶電粒子垂直于電場線方向射入，電場力對帶電粒子不做功，粒子動能不變C帶電粒子沿磁感線方向射入，洛倫茲力對帶電粒子做正功，粒子動能一定不變D不管帶電粒子怎樣進(jìn)入磁場，洛倫茲力對帶電粒子都不做功，粒子動能不變【解析】帶電粒子在電場中受到的電場力FqE，只與電場有關(guān)，與粒子的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，功的正負(fù)由角(力與位移方向的夾角)決定，對選項(xiàng)A，只有粒子帶正電時才成立，A錯誤

6、垂直射入勻強(qiáng)電場的帶電粒子，不管帶電性質(zhì)如何，電場力都會做正功，動能增加，B錯帶電粒子沿磁感線方向射入，不受洛倫茲力作用，粒子做勻速直線運(yùn)動，洛倫茲力不做功，C錯不管帶電粒子怎樣進(jìn)入磁場，由于洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，故洛倫茲力對帶電粒子始終不做功，粒子動能不變，D正確【答案】D3關(guān)于電荷在磁場中的運(yùn)動速度、磁場和電荷受到的洛倫茲力三者之間的方向關(guān)系，其中正確的是()【解析】根據(jù)左手定則，A中電荷所受洛倫茲力方向向下，A正確；B中電荷所受洛倫茲力方向向下，B錯誤；C中電荷運(yùn)動方向與磁場方向平行，不受洛倫茲力，C錯誤；D中電荷所受洛倫茲力方向垂直紙面向外，D錯誤【答案】A4如圖622所示，

7、各圖中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，帶電粒子的速率均為v，所帶電荷量均為q，試求出各圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并標(biāo)出洛倫茲力的方向圖622【解析】甲：因?yàn)関與B垂直，所以FqvB，方向與v垂直斜向左上方，如圖乙：v與B的夾角為30，v取與B的垂直分量，則FqvBsin 30qvB，方向垂直紙面向里，圖略丙：由于v與B平行，所以帶電粒子不受洛倫茲力，圖略丁：因?yàn)関與B垂直，所以FqvB，方向與v垂直斜向左上方，如圖【答案】見解析5質(zhì)量為0.1 g的小物塊，帶有5104 C的電荷量，放在傾角為30的絕緣光滑斜面上，整個斜面置于0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向如圖623所示，物塊由靜止開始下滑，

8、滑到某一位置時，物塊開始離開斜面(設(shè)斜面足夠長，g取10 m/s2)，問： 【導(dǎo)學(xué)號：34022033】圖623(1)物塊帶電性質(zhì)如何？(2)物塊離開斜面時的速度為多少？(3)物塊在斜面上滑行的最大距離是多少？【解析】(1)由左手定則可知物塊帶負(fù)電荷(2)當(dāng)物塊離開斜面時，物塊對斜面壓力為0，受力如圖所示，則qvBmgcos 300，解得v3.46 m/s.(3)由動能定理得mgsin 30Lmv2，解得物塊在斜面上滑行的最大距離L1.2 m.【答案】(1)負(fù)電(2)3.46 m/s(3)1.2 m1電荷在電場中一定受電場力的作用2靜止的電荷在磁場中一定不受磁場力的作用3運(yùn)動的電荷在磁場中可能不受磁場力的作用，例如當(dāng)運(yùn)動方向與磁場方向平行時4安培力可以做正功，也可以做負(fù)功5洛倫茲力在任何時候都不做功5