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1、高二物理选修3-1教学,忻州一中 解鸿志,3.5 运动电荷在磁场中受到的力,高二物理选修3-1教学,忻州一中 解鸿志,（一）知识与技能 1、知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2、知道洛伦兹力公式的推理过程。 3、掌握垂直进入磁场的带电粒子所受到洛伦兹力大小的计算。 4、掌握v和B垂直时的洛伦兹力大小的计算及方向的判断。理解洛伦兹力对电荷不做功。 5、了解电视显像管的工作原理。 （二）过程与方法 通过提问、教师引导、小组讨论掌握物理问题的分析方法，提高物理思维。 （三）情感态度与价值观 1通过对洛仑磁力应用的分析，体会科技生活。 2高考中对此节的考查主要是带电粒子在磁场中的运
2、动分析、一些实际应用会成为高考的出题母板,教学目标,复习回顾,方向:,运用左手定则判断安培力的方向,安培力,1、磁场对通电导线的作用力,大小:,左手定则,B和I之间的方向夹角,2、通电导线中的电流是怎样形成的呢?,【思考】既然磁场对电流有力的作用，而电流是由电荷的定向移动形成的。那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢?,电荷的定向移动形成的,结论：磁场对运动电荷有作用力.,1.借助阴极射线管，我们看到的是( ) A每个电子的运动轨迹 B所有电子整体的运动轨迹 C看到的是真实的电子 D看到的是错误的假象 【解析】选B.电子很小，我们的肉眼不能直接看到，C错，阴极射线管同时发出大量的电子，也就是说，是
3、一束电子，看到的是整束电子的偏转情况，也就是轨迹，A、D错，B对.,一、洛伦兹力的方向：,1、左手定则,2、注意: （1）四指指向电流的方向，即正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向,伸开左手：,磁感线从手心进入,四指,大拇指所受洛伦兹力的方向,指向正电荷的运动方向,指向负电荷运动的反向,（2）F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所决定的平面，但B与v不一定垂直。,思考与讨论,如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向？,结论：当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时，洛伦兹力方向不变。,B,F垂直于纸面向外,F垂直于纸面向外,甲,乙,丙,丁,试判断下图中的
4、带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向,B,B,B,【典例1】关于电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛伦兹力三者之间的方向关系如图所示，其中正确的是( ),【典例2】如图所示，阴极射线管的阴极(左侧极板)不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线ab，射线的径迹往下偏，则下列说法正确的是( ) A.径迹往下偏是由于电子的重力引起的 B.径迹的偏向与ab中的电流方向无关 C.电子所受洛伦兹力向上 D.导线中的电流从b流向a,【典例3】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相对于预定点稍向东偏转 C
5、相对于预定点稍向西偏转 D相对于预定点稍向北偏转,B,宇宙射线,从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。,宇宙射线,结论：洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。,二、洛伦兹力的大小,1、探究洛伦兹力的表达式,设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁
6、场中，求 （1）电流强度I。 （2）通电导线所受的安培力。 （3）这段导线内的自由电荷数。 （4）每个电荷所受的洛伦兹力。,【典例4】两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为14，电量之比为12，则两带电粒子受洛伦兹力之比为( ) A.21 B.11 C.12 D.14,2、洛伦兹力的大小：,vB，F洛=0；vB，F洛=qvB,v与B成时，F洛=qvBsin,v,v,【典例5】将一半径为R的半圆形光滑绝缘滑轨，固定在垂直向里的匀强磁场B中。一带电量+q，质量m的小球在A点无初速释放，沿滑轨运动，求小球第一次经过最低点时对滑轨的压力。,三、电视显像管的工作原理,电
7、视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。,电视显像管的工作原理,2、要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?,垂直纸面向外,【思考与讨论】,1、要使电子打在O点,偏转磁场应该沿什么方向?,不加偏转磁场,3、要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?,垂直纸面向里,4、要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？,先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大。,电视显像管中的扫描,在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向强弱和方向都在不断变化的偏转磁场，于是，电子
8、枪发出的电子束在荧光屏上的发光点不断移动，对图像进行扫描，扫描的路线如图所示，从a开始，逐行进行，直到b，且每秒要进行50场扫描，结果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。,【典例6】显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束 将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场， 使电子束发生偏转设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使高 速电子流打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列磁场的变 化能够使电子发生上述偏转的是 ( ),1.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观表现。,2.大小关系：F安NF洛（N是导体中的运动电荷数）,3.方向关系：F安与F洛方向相同,
9、4.F安与F洛的本质都是磁场对运动电荷的作用力,四、洛伦兹力与安培力的关系,5.洛伦兹力与安培力的关系 (1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现. (2)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现，但不能简单地认为安培力就等于所有定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力，只有当导体静止时才能这样认为. (3)洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功.可见安培力与洛伦兹力既有联系，也有区别.,五、洛伦兹力和电场力的区别,2.大小：F电Eq,F洛=Bqvsin。,1.电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场
10、中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用。,3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。,4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外），而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功。,【典例7】如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中.质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是( ),A.滑块受到的摩擦力不变 B.滑块到达地面时的动能与B的大小无关 C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面
11、向下 D.B很大时，滑块可能静止于斜面上,【变式训练】如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起静止于粗糙的水平地板上，地板上方空间有水平方向的匀强磁场.现用水平恒力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动.在加速运动阶段( ),A.地面对乙物块的摩擦力逐渐减小 B.甲、乙两物块的加速度逐渐增大 C.乙对甲的摩擦力逐渐增大 D.甲对乙的摩擦力逐渐减小,【解析】选D.甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动时，甲所受洛伦兹力逐渐增大，所以乙对地面的压力逐渐增大，由f=N知，乙物块与地板之间的摩擦力不断增大，所以A错误;由F-f=(m甲+m乙)a，可知a逐渐减小，又由f甲乙 f乙甲=m甲a可知f甲乙逐渐减小，B、C错误，D正确.,
