运动电荷在磁场中受到力Word格式.docx

1、教学目标（一）知识与技能1、知道洛伦兹力的产生条件2、掌握洛伦兹力的大小计算以及方向的判断3、掌握v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功. （二）过程与方法1.通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场（电场、磁场）中的问题.2.培养学生的分析推理能力.（三）情感态度与价值观开阔学生眼界，了解物理学知识在高新科技领域的应用，激发学生学习物理知识的兴趣。教学重点1.洛伦兹力的方向的判定2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.教学难点2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算教学过程 一、复习预习1、复习磁场对电流的作用力，思考

2、下面的问题：2、什么是电流？电荷的定向移动形成电流.磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，我们会想到：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现.二、知识讲解考点/易错点1 洛伦兹力及洛伦兹力的方向（1）.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力.通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现，磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷的作用力。（2）.洛伦兹力方向的判断左手定则伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；若四指指向是电荷

3、运动的反方向，那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向.带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的，所以它对运动的带电粒子总是不做功的。考点/易错点2 洛伦兹力的大小设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中.安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力，这段导体中含有的自由电荷数为nLS,所以 F= F安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB洛伦兹力的计算公式（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（vB） F =

4、qvB （2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成时（vB） F = qvBsin上两式各量的单位：F为牛（N），q为库伦（C）， v为米/秒（m/s）, B为特斯拉（T）考点/易错点3 显像管的工作原理（1）原理 ：应用电子束磁偏转的道理（2）构造 ：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成（介绍各部分的作用102页） 三、例题精析【例题1】 【题干】三个质子分别以大小相等、方向如图所示的初速度v1、v2和v3经过平板MN上的小孔O射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，整个装置放在真空中，且各质子不计重力。这三个质子打到平板MN上的位置到小孔O的距离分别是s1、s2和s3，则（）As1s2s2Cs

5、1s2Ds1s3s2 【答案】D 【解析】三个质子以同样大小的速度垂直射入匀强磁场时，由牛顿第二定律，知qvB，故其做圆周运动的半径R相等，它们做圆周运动的轨迹分别如图所示，由于v2垂直于MN，所以质子2在磁场中逆时针转过半周后打在O点的左方平板MN上的某处，距O点的距离s2为半径R的2倍，即s22R；质子1逆时针转过小于半圆周的一段圆弧到O点左方某处，质子3逆时针转过大于半圆周的一段圆弧到O点左方某处打到平板MN上，由质子1与3进入磁场的速度方向与MN夹角均为及圆周运动的半径相等可知，两质子打到MN上的位置相同，得到s1s3，所以s1s3s2，所以D正确。【例题2】 【题干】图是质谱仪的工作

6、原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述错误的是（）A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 【解析】因同位素原子的化学性质完全相同，无法用化学方法进行分析，故质谱仪就成为同位素分析的重要工具，A正确。在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知B正确。再由qE

7、qvB有vE/B，C正确。在匀强磁场B0中R，所以，D错误。【例题3】 【题干】如图所示的圆形区域内，匀强磁场方向垂直于纸面向里。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，其轨道对应的圆心角越大 B运动时间越长，其轨道越长C运动时间越短，射出磁场区域时速度越小 D运动时间越短，射出磁场区域时速度的偏向角越大【答案】A【解析】质子的速度越小，运动半径越小，在磁场中运动的时间越长，轨迹对应的圆心角越大，但运动轨迹不一定长；同理，速度越大，半径越大，运动时间越短，速度的偏向角越小。故选项A正确。【例题4】 【题干】在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域

8、内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿y方向飞出。（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射角方向改变了60角，求磁感应强度B多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？【答案】（1）负电荷（2）B【解析】（1）由粒子的飞行轨迹，利用左手定则可知，该粒子带负电荷。粒子由A点射入，由C点飞出，其速度方向改变了90，则粒子轨迹半径Rr又qvBm则粒子的比荷（2）粒子从D点飞出磁场速度方向改变了60角，故弧所对圆心角为60，粒子做圆周运动的半径Rr/tan30r又R所以BB粒子在磁场中飞行时间tT四、课程小结1洛伦兹力的产生条件2洛伦兹力方向的判断3洛伦兹力大小的求解4显像管的工作原理