定稿磁场对运动电荷的作用力.doc

江安中学高二物理活动单 磁场第5节 磁场对运动电荷的作用力【学习目标】1知道什么是洛伦兹力.2利用左手定则会判断洛伦兹力的方向.3知道洛伦兹力大小的推理过程.4掌握洛伦兹力大小的计算.【活动过程】活动一：复习磁场对通电导线的作用1安培力的方向 左手定则 2安培力的大小磁感应强度的方向与通电导线平行时： 磁感应强度的方向与通电导线垂直时： 磁感应强度的方向与通电导线夹角为时，大小 方向仍可用 定则判定。对公式FBIL的理解只适用匀强磁场不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关L是有效长度，不一定是导线实际长度例1：将长度为20cm、通有O.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1T，试求下列各图中导线所受安培力的大小并在图中标明方向.(1)FA=_N.(2)FB=_N.(3)FC=_N.(4)FD=_N.活动二：洛仑兹力的大小和方向【知识梳理】：1洛伦兹力的方向：(1)判断方法:用左手定则判定。注意：四指代表电流方向，即正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向. (2)方向特点:FB, Fv,即F垂直 决定的平面.(注意B和v可以有任意夹角)例2. 试判断下列各图带电粒子所受洛仑兹力的方向、或带电粒子的电性、或粒子运动方向：2洛仑兹力的大小(1) vB时，洛仑兹力f= (2) vB时，洛仑兹力f= (3) v=0时，洛仑兹力f= 例3.如下图所示，粒子所带电量都为q，都以相同的速率射入磁感强度为B的匀强磁场中，则各图所受的洛仑兹力的大小。 。即时训练：例4：一段粗细均匀的导体长为L，横截面积为S，如图所示，导体单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，通电后，电子定向运动的速度大小为v （1）请用n、e、S、v表示流过导体的电流大小I（2）若再在垂直导体的方向上加一个空间足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，试根据导体所受安培力F=BIL推导出导体中某一自由电子所受的洛伦兹力大小的表达式活动三：带电粒子在匀强磁场中的运动【知识梳理】：1. vB时,带电粒子不受洛仑兹力,在匀强磁场中做 运动2. vB时,带电粒子仅受洛仑兹力作用,在垂直于磁感应线的平面内以入射速度v做 运动注：由于洛伦兹力f始终与速度v垂直，因此f只改变速度方向而不改变速度大小（即洛伦兹力不做功）。当运动电荷垂直磁场方向进入磁场时仅受洛伦兹力作用，因此一定做匀速圆周运动。(1)向心力由洛仑兹力提供:qvB= (2)轨道半径公式:R= (3)周期 (与速度,轨道半径无关)(4)频率f= (5)角速度w= = 例5.如图所示，在垂直于纸面向内的匀强磁场中，垂直于磁场方向发射出两个电子1和2，其速度分别为v1和v2如果v22v1，则1和2的轨道半径之比r1：r2及周期之比T1：T2分别为 Ar1：r21：2，T1：T21：2Br1：r21：2，T1：T21：1Cr1：r22：1，T1：T21：1Dr1：r21：1，T1：T22：1例6.在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感强度是原来磁感强度2倍的匀强磁场中，则（ ）A粒子的速率加倍，周期减半； B粒子的速率不变，轨道半径减半；C粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4 ；D粒子的速率不变，周期减半。例7速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹如图所示，则磁场最强的是()【巩固练习】：1有关洛仑兹力和安培力的描述，正确的是（）A通电直导线在匀强磁场中一定受到安掊力的作用B安培力是大量运动电荷所受洛仑兹力的宏观表现C带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛仑兹力做正功D通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行2带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用下列表述正确的是()A洛伦兹力对带电粒子做功B洛伦兹力不改变带电粒子的动能C洛伦兹力的大小与速度无关D洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向3下列说法中正确的是()A电荷在磁场中一定受到洛伦兹力B运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C某运动电荷在某处未受到洛伦兹力，该处的磁感应强度一定为零D洛伦兹力可以改变运动电荷的运动方向4一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么这个空间是否存在电场或磁场，下列说法正确的是： A.一定不存在电场 B.一定不存在磁场 C.一定存在磁场 D.可能既存在磁场，又存在电场5在阴极射线管的正上方平行放置通以强电流的一根长直导线，其电流方向如图所示则阴极射线将：（）A向上偏斜 B向下偏斜 C向纸里偏斜 D向纸外偏斜6来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()A竖直向下沿直线射向地面B相对于预定地点，稍向东偏转C相对于预定地点，稍向西偏转D相对于预定地点，稍向北偏转Z7如图所示，曲线AB为空间中一个电子的运动轨迹，那么该空间中A可能存在沿x轴正方向的电场B可能存在沿y轴正方向的电场C可能存在沿Z轴正方向的磁场D可能存在沿Z轴负方向的磁场8如图，MN是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并穿过金属板，虚线表示其运动轨迹，由图知：MNabcdeA粒子带负电 B粒子运动方向是abcdeC粒子运动方向是edcbaD粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长第6节 带电粒子在磁场中的运动活动一：完成下列各题，归纳出解决“带电粒子在磁场中运动”的一般方法例1如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿越磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角30，则：（1）电子的质量是多少？（2）穿透磁场的时间是多大？例2如图所示，abcd是一个边长为L的正方形区域，内有磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里，在AB边的中点垂直ab方向射入电量为q，质量为m的粒子（不计重力），为使带电粒子只从ad边射出，则粒子入射的速度大小不可以是（ ）A B； C D【归纳小结】1.圆心的确定: 2.半径的确定: 3.角度的关系: 4.运动时间的确定: 即时训练：1如图，在的空间中有恒定的匀强磁场，磁感强度的方向垂直于oxy平面向里，大小为B。现有一质量为m电量为q的带电粒子，在x轴上到原点的距离为的P点，以平行于y轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场。不计重力的影响。由这些条件可知（ ）A不能确定粒子通过y轴时的位置B不能确定粒子速度的大小C不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间D以上三个判断都不对 2一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)从图中情况可以确定（ ）A粒子从a到b，带正电 B粒子从b到a，带正电C粒子从a到b，带负电 D粒子从b到a，带负电 3长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是（ ）A使粒子的速度v5BqL/4m；C使粒子的速度vBqL/m；D使粒子速度BqL/4mv5BqL/4m。4. 如图，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电量均相同的正、负离子（不计重力），从O点以相同的速度先后射人磁场中，入射方向与边界成角，则正、负离子在磁场中（ ）A运动时间相同B运动轨迹的半径相同C重新回到边界时速度的大小和方向相同D重新回到边界的位置与O点的距离相等5如图所示，在圆形区域里，有匀强磁场，方向如图所示。有一束速率各不相同的质子自A点沿半径方向射入磁场，这些质子在磁场中A运动时间越长的，其轨迹所对应的圆心角越大 B运动时间越长的，其轨迹越长 C运动时间越短的射出磁场