高中物理第6章磁吃电流和运动电荷的作用第2节磁吃运动电荷的作用学案鲁科版选修.docx

第2节磁场对运动电荷的作用学 习 目 标知 识 脉 络1.通过实验，探究磁场对运动电荷的作用力(重点)2.知道什么是洛伦兹力，能计算洛伦兹力的大小，会判断洛伦兹力的方向(重点)3.知道洛伦兹力与安培力之间的关系，能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式(难点) 磁 场 对 运 动 电 荷 有 作 用 吗1磁场对静止电荷的作用 2磁场对运动电荷的作用1静止的带电粒子在磁场中也要受到磁场的作用()2带电粒子只要在磁场中运动，就一定会受到磁场的作用力()电子流在磁场中偏转说明了什么问题？【提示】磁场对运动电荷有力的作用从 安 培 力 到 洛 伦 兹 力1洛伦兹力(1)定义：磁场对运动电荷的作用力(2)与安培力的关系：安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力的宏观表现2洛伦兹力的计算公式(1)如果带电粒子速度方向与磁感应强度方向垂直，fqvB.(2)如果电荷运动的方向与磁场方向夹角为，fqvBsin_.3左手定则：伸开左手，拇指与其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向1电荷垂直磁场运动时，洛伦兹力最小，平行磁场运动时洛伦兹力最大()2洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力永远不做功()3洛伦兹力在匀强磁场中一般是变力，而电场力在匀强电场中是恒力()怎样判断负电荷在磁场中运动时受洛伦兹力的方向？【提示】负电荷在磁场中受力的方向与正电荷受力的方向相反，利用左手定则时四指应指向负电荷运动的反方向如图621所示，直导线长为L，导线中单位体积电荷数为n，横截面积为S，电荷的电量为q，运动速度为v，磁感应强度为B.图621探讨1：导线中的电流是多少？导线所受的安培力多大？【提示】InqSv；FBILnqSvBL.探讨2：每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？【提示】F洛qvB.1洛伦兹力与安培力的区别和联系(1)区别：洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力洛伦兹力永远不做功，而安培力可以做功(2)联系：安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释大小关系：F安NF洛(N是导体中定向运动的电荷数)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向均可用左手定则进行判断2洛伦兹力的计算公式：FqvBsin (为v与B的夹角)(1)当v0时，F0，即静止电荷在磁场中受到的作用力一定为0；(2)当0或180时，F0，即带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，不受洛伦兹力；(3)当90时，FqvB，此时洛伦兹力最大1(多选)下列说法正确的是()A所有电荷在电场中都要受到电场力的作用B所有电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用C一切运动电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用D运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，才受到洛伦兹力的作用【解析】电荷在电场中受电场力FqE，不管运动还是静止都一样，故A对；电荷在磁场中的运动方向与磁场不平行时则一定受洛伦兹力作用【答案】AD2关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是()A带电粒子沿电场线射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变C带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定不变D不管带电粒子怎样进入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变【解析】带电粒子在电场中受到的电场力FqE，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，功的正负由角(力与位移方向的夹角)决定，对选项A，只有粒子带正电时才成立，A错误垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加，B错带电粒子沿磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动，洛伦兹力不做功，C错不管带电粒子怎样进入磁场，由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功，粒子动能不变，D正确【答案】D3关于电荷在磁场中的运动速度、磁场和电荷受到的洛伦兹力三者之间的方向关系，其中正确的是()【解析】根据左手定则，A中电荷所受洛伦兹力方向向下，A正确；B中电荷所受洛伦兹力方向向下，B错误；C中电荷运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，C错误；D中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，D错误【答案】A4如图622所示，各图中匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，所带电荷量均为q，试求出各图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向图622【解析】甲：因为v与B垂直，所以FqvB，方向与v垂直斜向左上方，如图乙：v与B的夹角为30，v取与B的垂直分量，则FqvBsin 30qvB，方向垂直纸面向里，图略丙：由于v与B平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，图略丁：因为v与B垂直，所以FqvB，方向与v垂直斜向左上方，如图【答案】见解析5质量为0.1 g的小物块，带有5104 C的电荷量，放在倾角为30的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图623所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，g取10 m/s2)，问： 【导学号：34022033】图623(1)物块带电性质如何？(2)物块离开斜面时的速度为多少？(3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少？【解析】(1)由左手定则可知物块带负电荷(2)当物块离开斜面时，物块对斜面压力为0，受力如图所示，则qvBmgcos 300，解得v3.46 m/s.(3)由动能定理得mgsin 30Lmv2，解得物块在斜面上滑行的最大距离L1.2 m.【答案】(1)负