《高中物理 第3章 磁场 第5节 运动电荷在磁场中受到的力课件 新人教版选修3-1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第3章 磁场 第5节 运动电荷在磁场中受到的力课件 新人教版选修3-1.ppt（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第5 5节运动电荷在磁场中受到的力节运动电荷在磁场中受到的力( (教师参考教师参考) )一、教学目标一、教学目标知识与技能知识与技能1.1.知道通电导线受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现知道通电导线受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现2.2.知道判断洛伦兹力方向的方法知道判断洛伦兹力方向的方法, ,理解洛伦兹力对带电粒子不做功理解洛伦兹力对带电粒子不做功3.3.会推导洛伦兹力的公式会推导洛伦兹力的公式F=qvB,F=qvB,并掌握该公式的适用条件并掌握该公式的适用条件4.4.了解电视显像管的工作原理了解电视显像管的工作原理过程与方法过程与方法由磁场对电流的作用联想磁场对运动电荷的作用由磁场对电流的
2、作用联想磁场对运动电荷的作用, ,进而能导出洛伦兹力进而能导出洛伦兹力大小的计算公式大小的计算公式, ,并会利用此公式计算相关问题并会利用此公式计算相关问题, ,通过洛伦兹力大小的推通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力导过程进一步培养学生的分析推理能力情感态度与价值观情感态度与价值观让学生认真体会科学研究最基本的思维方法让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:“:“推理推理假设假设实验验证实验验证”二、教学重点难点二、教学重点难点教学重点教学重点利用左手定则判断洛伦兹力的方向利用左手定则判断洛伦兹力的方向, ,带电粒子垂直进入磁场时的洛伦兹力大小的带电粒子垂直进入磁场时的洛伦
3、兹力大小的计算计算教学难点教学难点电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理三、重难点突破方略三、重难点突破方略洛伦兹力表达式的突破方略洛伦兹力表达式的突破方略【情境设置情境设置】 设有一段长度为设有一段长度为L L的通电导线的通电导线, ,横截面积为横截面积为S,S,导线每单位体积中含导线每单位体积中含有的自由电荷数为有的自由电荷数为n,n,每个自由电荷的电荷量为每个自由电荷的电荷量为q,q,定向移动的平均速率为定向移动的平均速率为v,v,将这将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中. .【问题问题1 1】 这段导线中电流这段导
4、线中电流I I的微观表达式是怎样的的微观表达式是怎样的? ?学生学生: :电流的微观表达式为电流的微观表达式为I=nqSv.I=nqSv.【问题问题2 2】 这段导体所受的安培力为多大这段导体所受的安培力为多大? ?学生学生:F:F安安=ILB=ILB【问题问题3 3】 这段导体中含有多少自由电荷这段导体中含有多少自由电荷? ?学生学生: :这段导体中含有的电荷数为这段导体中含有的电荷数为nLS.nLS.【问题问题4 4】 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大? ?自主学习自主学习课堂探究课堂探究达标测评达标测评自主学习自主学习 课前预习课前预习感悟新知感悟
5、新知( (教师参考教师参考) )情境链接一情境链接一美丽的极光美丽的极光地球周围笼罩着磁场地球周围笼罩着磁场, ,太阳风向着赤道直射地球太阳风向着赤道直射地球, ,却被这层磁场挡住却被这层磁场挡住, ,结果约有结果约有1%1%的太阳风进入南磁极的太阳风进入南磁极( (或北磁极或北磁极) )附近的大气层附近的大气层. .两极的高层大气两极的高层大气, ,受到太阳风的受到太阳风的轰击后会发出光芒轰击后会发出光芒, ,形成美丽的极光形成美丽的极光. .1.1.太阳风是带电粒子吗太阳风是带电粒子吗? ?是什么力挡住了射向地球的太阳风是什么力挡住了射向地球的太阳风? ?2.2.直射向赤道的太阳风与地球的
6、磁场的夹角约为多少度直射向赤道的太阳风与地球的磁场的夹角约为多少度? ?射向南北两极射向南北两极的太阳风与地球的磁场的夹角约为多少度的太阳风与地球的磁场的夹角约为多少度? ?3 3太阳风在赤道上空受到的磁场作用力大太阳风在赤道上空受到的磁场作用力大, ,还是在南北两极受到的大还是在南北两极受到的大? ? 信息信息1.1.太阳风是带电粒子太阳风是带电粒子, ,进入地磁场要受到洛伦兹力的作用进入地磁场要受到洛伦兹力的作用, ,洛伦兹力使太洛伦兹力使太阳风偏离原来的路径阳风偏离原来的路径. .2.2.直射向赤道的太阳风与地球的磁场的夹角几乎达到了直射向赤道的太阳风与地球的磁场的夹角几乎达到了9090
7、度度, ,而射向南而射向南北两极的太阳风与地球的磁场的夹角约为北两极的太阳风与地球的磁场的夹角约为0 0度度. .3.3.太阳风在赤道上空受到的磁场作用力大太阳风在赤道上空受到的磁场作用力大. .情境链接二情境链接二18951895年洛伦兹描述了电磁场中带电粒子所受的力年洛伦兹描述了电磁场中带电粒子所受的力, ,现在称为洛伦兹力现在称为洛伦兹力. .后后来他把已被发现构成阴极射线的带负电的粒子确认为他的理论中的负电来他把已被发现构成阴极射线的带负电的粒子确认为他的理论中的负电子子. .洛伦兹由于研究磁场对辐射的影响而获得洛伦兹由于研究磁场对辐射的影响而获得19021902年的诺贝尔物理学奖年的
8、诺贝尔物理学奖. .目前目前, ,家家户户都有了电视机家家户户都有了电视机. .不能将磁体靠近正在播放节目的电视机不能将磁体靠近正在播放节目的电视机, ,你知道这是为什么吗你知道这是为什么吗? ?信息信息带电粒子在磁场中运动要受到洛伦兹力带电粒子在磁场中运动要受到洛伦兹力, ,洛伦兹力的方向与带电粒子运洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向垂直动方向垂直, ,从而使带电粒子偏离原来的运动方向从而使带电粒子偏离原来的运动方向. .教材梳理教材梳理一、洛伦兹力的方向和大小一、洛伦兹力的方向和大小阅读教材第阅读教材第95959696页页“洛伦兹力的方向和大小洛伦兹力的方向和大小”部分部分, ,初步了解左手
9、定则初步了解左手定则, ,知道速度方向与磁感应强度方向垂直时洛伦兹力大小的表达式知道速度方向与磁感应强度方向垂直时洛伦兹力大小的表达式. .1.1.洛伦兹力洛伦兹力(1)(1)定义定义: : 在磁场中受到的力在磁场中受到的力. .(2)(2)与安培力的关系与安培力的关系: :通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的 . .2.2.洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(1)(1)判断方法判断方法: :左手定则左手定则. .(2)(2)左手定则左手定则: :伸开左手伸开左手, ,使拇指与其余四个手指垂直使拇指与其余四个手指垂直, ,并且都与手掌在同一个并且都与手掌在
10、同一个 内内; ;让磁感线从掌心进入让磁感线从掌心进入, ,并使四指指向并使四指指向 运动的方向运动的方向, ,这时这时 所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向. .负电荷受负电荷受力的方向与正电荷受力的方向力的方向与正电荷受力的方向 . .(3)(3)方向特点方向特点:FB,Fv,:FB,Fv,即即F F垂直于垂直于 所决定的平面所决定的平面. .运动电荷运动电荷宏观表现宏观表现平面平面正电荷正电荷拇指拇指相反相反B B和和v v3.3.洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小(1)(1)当当vBvB时时,F= ,F= . .(2)(2)
11、当当vBvB时时,F=,F= . .(3)(3)当当v v与与B B成成角时角时,F= ,F= . .qvBqvB0 0qvBsin qvBsin 想一想想一想 根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向的关系根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向的关系, ,请你推测请你推测: :洛伦兹洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响力对带电粒子运动的速度有什么影响? ?洛伦兹力对带电粒子做的功是多少洛伦兹力对带电粒子做的功是多少? ?答案答案: :洛伦兹力总是垂直于带电粒子的运动方向洛伦兹力总是垂直于带电粒子的运动方向, ,只改变速度的方向只改变速度的方向, ,不改变速度不改变速度的大小的大小, ,因此洛伦兹
12、力对带电粒子不做功因此洛伦兹力对带电粒子不做功. .二、电视显像管的工作原理二、电视显像管的工作原理阅读教材第阅读教材第97979898页页“电视显像管工作原理电视显像管工作原理”部分部分, ,初步了解其工作原初步了解其工作原理理. .1.1.原理原理: :电视显像管应用了电子束电视显像管应用了电子束 的道理的道理. .2.2.扫描扫描: :在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场, ,其方向、强弱都在其方向、强弱都在 , ,使得电子束打在荧光屏上的光点按照一定规律不断移动使得电子束打在荧光屏上的光点按照一定规律不断移动. .磁偏转磁偏转想一想想一想 显
13、像管工作时显像管工作时, ,电子束是依次扫描荧光屏上各点电子束是依次扫描荧光屏上各点, ,但是我们为什但是我们为什么觉察不到荧光屏的闪烁么觉察不到荧光屏的闪烁? ?答案答案: :人的视觉暂留时间为人的视觉暂留时间为0.1 s,0.1 s,而电子束每隔而电子束每隔0.02 s0.02 s在荧光屏上扫描一次在荧光屏上扫描一次, ,所以我们觉察不到荧光屏的闪烁所以我们觉察不到荧光屏的闪烁. .不断变化不断变化自主检测自主检测答案答案: :(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)1.1.思考判断思考判断(1)(1)洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直, ,故
14、洛伦兹力永远不做功故洛伦兹力永远不做功.(.() )(2)(2)安培力和洛伦兹力都是效果力安培力和洛伦兹力都是效果力, ,其实并不存在其实并不存在, ,原因是不遵守牛顿第三定律原因是不遵守牛顿第三定律.(.() )(3)(3)当带电粒子的运动方向和磁场方向相同时当带电粒子的运动方向和磁场方向相同时, ,洛伦兹力最大洛伦兹力最大.(.() )(4)(4)带电粒子在匀强磁场中受到的洛伦兹力一般是变力带电粒子在匀强磁场中受到的洛伦兹力一般是变力, ,而在匀强电场中受到而在匀强电场中受到的静电力一定是恒力的静电力一定是恒力.(.() )2.2.关于带电粒子所受洛伦兹力关于带电粒子所受洛伦兹力F F、磁
15、感应强度、磁感应强度B B和粒子速度和粒子速度v v三者方向之间三者方向之间的关系的关系, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.F,B,vA.F,B,v三者一定垂直三者一定垂直B.FB.F必定垂直于必定垂直于B,v,B,v,但但B B不一定垂直于不一定垂直于v vC.BC.B必定垂直于必定垂直于F,F,但但F F不一定垂直于不一定垂直于v vD.vD.v必定垂直于必定垂直于F,B,F,B,但但F F不一定垂直于不一定垂直于B B解析解析: :由左手定则可知由左手定则可知, ,洛伦兹力洛伦兹力F F的方向一定垂直于的方向一定垂直于B,vB,v所决定的平所决定的平面面, ,即即F
16、F一定与一定与B,vB,v方向垂直方向垂直, ,但但B,vB,v两者不一定垂直两者不一定垂直, ,故选项故选项B B正确正确. .B B3.(3.(多选多选) )关于安培力和洛伦兹力关于安培力和洛伦兹力, ,下面说法中正确的是下面说法中正确的是( ( ) )A.A.洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B.B.安培力和洛伦兹力安培力和洛伦兹力, ,其本质都是磁场对运动电荷的作用力其本质都是磁场对运动电荷的作用力C.C.安培力和洛伦兹力二者是等价的安培力和洛伦兹力二者是等价的D.D.安培力对通电导体能做功安培力对通电导体能做功, ,但洛伦兹力对运动电荷不能做
17、功但洛伦兹力对运动电荷不能做功解析解析: :安培力和洛伦兹力实质上都是磁场对运动电荷的作用力安培力和洛伦兹力实质上都是磁场对运动电荷的作用力, ,但二但二者不是等价的者不是等价的, ,安培力是洛伦兹力的宏观表现安培力是洛伦兹力的宏观表现, ,它可以对通电导体做它可以对通电导体做功功, ,但洛伦兹力不能对运动电荷做功但洛伦兹力不能对运动电荷做功. .故选项故选项B,DB,D正确正确. .BDBD4.4.图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是( ( ) )解析解析: :A A图中带电粒子受力方向向上图中带电粒子受力方向向上,B,B图中带电粒子受力方向向外图中带
18、电粒子受力方向向外,C,C图中带电粒子受力方向向左图中带电粒子受力方向向左,D,D图中带电粒子受力方向向外图中带电粒子受力方向向外, ,故选项故选项A A正确正确. .A A课堂探究课堂探究 核心导学核心导学要点探究要点探究要点一要点一洛伦兹力的理解洛伦兹力的理解【问题导引问题导引】带电粒子在带正电和负电两种情况下带电粒子在带正电和负电两种情况下, ,应用左手定则判断洛伦兹力的方向时应应用左手定则判断洛伦兹力的方向时应注意什么注意什么? ?答案答案: :应用左手定则判断洛伦兹力方向时应用左手定则判断洛伦兹力方向时, ,对于正电荷对于正电荷, ,四指应指向其运动方向四指应指向其运动方向; ;对于
19、负电荷对于负电荷, ,四指应指向其运动方向的反方向四指应指向其运动方向的反方向. .( (教师备用教师备用) )【要点归纳要点归纳】1.1.决定洛伦兹力方向的三个因素决定洛伦兹力方向的三个因素电荷的电性电荷的电性( (正、负正、负) )、速度方向、磁感应强度的方向、速度方向、磁感应强度的方向. .当电性一定时当电性一定时, ,其他两其他两个因素决定洛伦兹力的方向个因素决定洛伦兹力的方向, ,如果只让一个因素相反如果只让一个因素相反, ,则洛伦兹力方向必定相则洛伦兹力方向必定相反反; ;如果同时让两个因素相反如果同时让两个因素相反, ,则洛伦兹力方向将不变则洛伦兹力方向将不变. .2.F,B,v
20、2.F,B,v三者方向间的关系三者方向间的关系电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系, ,两者关系是不确定的两者关系是不确定的. .电荷运动方电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向向和磁场方向确定洛伦兹力方向,FB,Fv,FB,Fv,即即F F垂直于垂直于B B和和v v所决定的平面所决定的平面. .3.3.洛伦兹力特点洛伦兹力特点洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化. .但无论怎样变化但无论怎样变化, ,洛伦兹力都洛伦兹力都与运动方向垂直与运动方向垂直, ,故洛伦兹力永不做功故洛伦兹力永不做功, ,它只改变电荷运动
21、的方向它只改变电荷运动的方向, ,不改变电不改变电荷运动的速度大小荷运动的速度大小. .4.4.洛伦兹力与安培力的关系洛伦兹力与安培力的关系(1)(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力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移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现. .(2)(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单地认为安培力就等于所有定向移动的电荷
22、所受洛伦兹力的合力, ,只有当导只有当导体静止时才能这样认为体静止时才能这样认为. .(3)(3)洛伦兹力永不做功洛伦兹力永不做功, ,但安培力却可以做功但安培力却可以做功. .可见安培力与洛伦兹力既有联可见安培力与洛伦兹力既有联系系, ,也有区别也有区别. .【例例1 1】 在下面各图中在下面各图中, ,匀强磁场的磁感应强度均为匀强磁场的磁感应强度均为B,B,带电粒子的速率均为带电粒子的速率均为v,v,带电荷量均为带电荷量均为q.q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小, ,并指出洛伦兹并指出洛伦兹力的方向力的方向. .思路探究思路探究(1)(1)某带电粒
23、子以速度某带电粒子以速度v v进入匀强磁场中所受洛伦兹力进入匀强磁场中所受洛伦兹力大小决定于哪些因素大小决定于哪些因素? ?答案答案: :决定于磁感应强度决定于磁感应强度B B和速度与磁感应强度的夹角和速度与磁感应强度的夹角. .(2)(2)公式公式F=qvBsin F=qvBsin 中的中的“”“”指的是什么角指的是什么角? ?答案答案:“”:“”为速度与磁感应强度二者间的夹角为速度与磁感应强度二者间的夹角. .(2)(2)中中vB,vB,所以所以F=qvB.F=qvB.由左手定则可知由左手定则可知, ,负电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸负电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面向外面向外. .(3)(3
24、)中中vB,vB,所以所以F=qvB,F=qvB,方向与方向与v v垂直向左上方垂直向左上方. .(4)(4)中中vB,vB,所以所以F=qvB.F=qvB.负电荷所受洛伦兹力的方向与负电荷所受洛伦兹力的方向与v v垂直向右垂直向右. .(2) qvB,(2) qvB,垂直纸面向外垂直纸面向外(3)qvB,(3)qvB,与与v v垂直向左上方垂直向左上方(4) qvB,(4) qvB,与与v v垂直向右垂直向右规律方法规律方法 洛伦兹力与安培力的区别和联系洛伦兹力与安培力的区别和联系 两种力两种力比较内容比较内容洛伦兹力洛伦兹力安培力安培力区区别别受力受力单个运动的带电粒子单个运动的带电粒子通
25、电直导线通电直导线做功做功永不做功永不做功可以做功可以做功联联系系宏观与微宏观与微观关系观关系安培力是洛伦兹力的宏观表现安培力是洛伦兹力的宏观表现; ;洛伦兹力是安培力洛伦兹力是安培力的微观解释的微观解释大小关系大小关系F F安安=NF=NF洛洛(N(N是导体中定向运动的电荷数是导体中定向运动的电荷数) )方向关系方向关系F F洛洛与与F F安安的方向一致的方向一致, ,均可用左手定则判断均可用左手定则判断D D针对训练针对训练1:1:两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场, ,两粒子质量之比为两粒子质量之比为14,14,电
26、荷量之比为电荷量之比为12,12,则两粒子受洛伦兹力之比则两粒子受洛伦兹力之比为为( ( ) )A.21 A.21 B.11 B.11 C.12 C.12 D.14D.14解析解析: :带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时, ,洛伦兹力洛伦兹力F=qvB,F=qvB,与电荷量成正比与电荷量成正比, ,与质量无关与质量无关, ,选项选项C C正确正确. .C C要点二要点二洛伦兹力与静电力的比较洛伦兹力与静电力的比较【问题导引问题导引】运动电荷在磁场中运动会受到洛伦兹力的作用运动电荷在磁场中运动会受到洛伦兹力的作用, ,运动电荷在电场中运动又会运动电荷在电场中
27、运动又会受到静电力作用受到静电力作用, ,洛伦兹力和静电力有哪些不同洛伦兹力和静电力有哪些不同? ?答案答案: :(1)(1)洛伦兹力洛伦兹力F=qvB;F=qvB;只有运动电荷只有运动电荷, ,且运动方向与磁场方向不平行时才且运动方向与磁场方向不平行时才受到洛伦兹力受到洛伦兹力; ;洛伦兹力的方向总与速度方向垂直洛伦兹力的方向总与速度方向垂直, ,用左手定则判断用左手定则判断. .(2)(2)静电力静电力F=qE,F=qE,只要是电荷在电场中就要受到静电力只要是电荷在电场中就要受到静电力; ;力的方向与场强力的方向与场强E E方向方向共线共线( (正电荷与正电荷与E E同向同向, ,负电荷与
28、负电荷与E E反向反向).).(3)(3)运动电荷在匀强电场中所受静电力一定为恒力运动电荷在匀强电场中所受静电力一定为恒力, ,与运动情况无关与运动情况无关; ;但运动但运动电荷在匀强磁场中运动时电荷在匀强磁场中运动时, ,洛伦兹力一般为变力洛伦兹力一般为变力. .【要点归纳要点归纳】洛洛伦兹力力静静电力力性性质磁磁场对在其中运在其中运动的的电荷的作用力荷的作用力电场对放入其中放入其中电荷的作用力荷的作用力产生条件生条件 v0v0且且v v不与不与B B平行平行电场中无中无论电荷荷处于何种状于何种状态F0F0大小大小F=qvB(vB)F=qvB(vB)F=qEF=qE方向方向满足左手定足左手定
29、则FB,FvFB,Fv正正电荷受力方向与荷受力方向与电场方向相同方向相同, ,负电荷受力方向与荷受力方向与电场方向相反方向相反做功情况做功情况 任何情况下都不做功任何情况下都不做功可能做正功、可能做正功、负功功, ,也可能不做功也可能不做功作用效果作用效果只改只改变电荷运荷运动的速度的速度方向方向, ,不改不改变速度大小速度大小既可以改既可以改变电荷运荷运动的速度大小的速度大小, ,也可以改也可以改变电荷运荷运动的方向的方向思路探究思路探究(1)(1)带电粒子从带电粒子从a a沿直线运动到沿直线运动到b,b,粒子速度是否发生变化粒子速度是否发生变化? ?答案答案: :速度方向不变速度方向不变,
30、 ,大小也不会发生变化大小也不会发生变化. .(2)(2)粒子受到哪几个力的作用粒子受到哪几个力的作用? ?这几个力之间具有什么样的特点这几个力之间具有什么样的特点? ?答案答案: :粒子受到静电力和洛伦兹力的作用粒子受到静电力和洛伦兹力的作用, ,静电力和洛伦兹力是一对平衡静电力和洛伦兹力是一对平衡力力, ,大小相等大小相等, ,方向相反方向相反. .BDBD规律方法规律方法 对速度选择器的认识对速度选择器的认识(1)(1)匀强电场和匀强磁场是正交的匀强电场和匀强磁场是正交的, ,带电粒子以一定的速度垂直电、磁场带电粒子以一定的速度垂直电、磁场的方向射入电、磁场中的方向射入电、磁场中; ;(
31、3)(3)只选择只选择“速度速度”, , 与带电粒子的质量、电荷量、电性等皆无关与带电粒子的质量、电荷量、电性等皆无关. .( (教师备用教师备用) )变式变式: :例例2 2中若减小电场强度中若减小电场强度E E、粒子仍以原来速度、粒子仍以原来速度v v从从a a点沿原方向射入极板点沿原方向射入极板间间, ,粒子飞出极板时粒子飞出极板时, ,其运动速度大小变化情况是其运动速度大小变化情况是( ( ) )A.A.不变不变B.B.一定变大一定变大C.C.一定变小一定变小D.D.因电性不确定无法判断因电性不确定无法判断解析解析: :当电场强度当电场强度E E减小时减小时, ,带电粒子所受静电力变小
32、带电粒子所受静电力变小, ,无论粒子带何种无论粒子带何种电荷电荷, ,洛伦兹力一定大于静电力洛伦兹力一定大于静电力, ,静电力做负功静电力做负功, ,粒子动能减小粒子动能减小, ,则速度则速度减小减小, ,选项选项C C正确正确. .C C例例2-1:(2-1:(多选多选) )不计重力的负粒子能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中不计重力的负粒子能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过匀速直线穿过. .设产生匀强电场的两极板间电压为设产生匀强电场的两极板间电压为U,U,距离为距离为d,d,匀强磁场的磁感应匀强磁场的磁感应强度为强度为B,B,粒子带电荷量为粒子带电荷量为q,q,进入
33、速度为进入速度为v,v,以下说法正确的是以下说法正确的是( ( ) )A.A.若同时增大若同时增大U U和和B,B,其他条件不变其他条件不变, ,则粒子一定能够直线穿过则粒子一定能够直线穿过B.B.若同时减小若同时减小d d和增大和增大v,v,其他条件不变其他条件不变, ,则粒子可能直线穿过则粒子可能直线穿过C.C.若粒子向下偏若粒子向下偏, ,能够飞出极板间能够飞出极板间, ,则粒子动能一定减小则粒子动能一定减小D.D.若粒子向下偏若粒子向下偏, ,能够飞出极板间能够飞出极板间, ,则粒子的动能有可能不变则粒子的动能有可能不变BCBCA A 针对训练针对训练2:2:在例在例2 2的电、磁场情
34、景下的电、磁场情景下. .(1)(1)若质子以速度若质子以速度v v从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时入时, ,质子将质子将.(2)(2)若电子以速度若电子以速度v v从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时入时, ,电子将电子将.(3)(3)若质子以大于若质子以大于v v的速度的速度, ,沿垂直于匀强电场和匀强磁场的方向从两板正中沿垂直于匀强电场和匀强磁场的方向从两板正中央射入央射入, ,质子将质子将.以上各小题选择的答案有以上各小题选择的答案有: :A.A.不偏转不
35、偏转B.B.向上偏转向上偏转C.C.向下偏转向下偏转D.D.向纸内或纸外偏转向纸内或纸外偏转答案答案: :(1)A(1)A(2)A(2)A(3)B(3)B要点三要点三带电体在匀强磁场中的运动带电体在匀强磁场中的运动【问题导引问题导引】如图所示如图所示, ,质量为质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的带正电滑块沿着竖直的粗糙绝缘墙竖直下的带正电滑块沿着竖直的粗糙绝缘墙竖直下滑滑, ,磁感应强度为磁感应强度为B B的匀强磁场方向水平的匀强磁场方向水平, ,并与滑块运动方向垂直并与滑块运动方向垂直. .(1)(1)滑块与墙间是否有弹力的作用滑块与墙间是否有弹力的作用? ?(2)(2)滑块下滑的加速
36、度是否变化滑块下滑的加速度是否变化? ? 答案答案: :(1)(1)有有. .带正电滑块沿着绝缘墙竖直下滑带正电滑块沿着绝缘墙竖直下滑, ,由左手定则可知由左手定则可知, ,滑块的洛伦滑块的洛伦兹力水平向左兹力水平向左, ,则竖直墙对滑块有水平向右的弹力则竖直墙对滑块有水平向右的弹力. .(2)(2)滑块沿着竖直墙下滑时滑块沿着竖直墙下滑时, ,滑块的洛伦兹力变化滑块的洛伦兹力变化, ,竖直墙对滑块向右的弹力竖直墙对滑块向右的弹力变化变化, ,滑块与墙间有变化的滑动摩擦力滑块与墙间有变化的滑动摩擦力, ,滑块下滑的加速度发生变化滑块下滑的加速度发生变化. .【例例3 3】 ( (多选多选) )
37、如图所示如图所示, ,一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上上, ,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B B中中. .现给滑环施以一个水平向右的初现给滑环施以一个水平向右的初速度速度, ,则滑环在杆上的运动情况可能是则滑环在杆上的运动情况可能是( ( ) )A.A.始终做匀速运动始终做匀速运动B.B.开始做减速运动开始做减速运动, ,最后静止于杆上最后静止于杆上C.C.先做加速运动先做加速运动, ,最后做匀速运动最后做匀速运动D.D.先做减速运动先做减速运动, ,最后做匀速运动最后做匀速运动思维导图思维导
38、图ABDABD解析解析: :带负电滑环向右运动时所受洛伦兹力方向向上带负电滑环向右运动时所受洛伦兹力方向向上, ,其大小与滑环初其大小与滑环初速度大小有关速度大小有关. .由于滑环初速度的大小未具体给定由于滑环初速度的大小未具体给定, ,因而洛伦兹力与滑因而洛伦兹力与滑环重力可出现三种不同的关系环重力可出现三种不同的关系:(1):(1)当洛伦兹力等于重力当洛伦兹力等于重力, ,滑环不受摩滑环不受摩擦力擦力, ,则滑环做匀速运动则滑环做匀速运动.(2).(2)当洛伦兹力开始时小于重力当洛伦兹力开始时小于重力, ,由于杆是粗由于杆是粗糙的糙的, ,则滑环受到向左的摩擦力则滑环受到向左的摩擦力, ,
39、滑环将做减速运动滑环将做减速运动, ,最后停在杆上最后停在杆上.(3).(3)当洛伦兹力开始时大于重力当洛伦兹力开始时大于重力, ,由于滑环受摩擦力作用由于滑环受摩擦力作用, ,速度减小速度减小, ,则滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小则滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小, ,滑环与杆之间挤压力将逐滑环与杆之间挤压力将逐渐减小渐减小, ,因而滑环所受的摩擦力减小因而滑环所受的摩擦力减小, ,当挤压为零时当挤压为零时, ,即洛伦兹力与重即洛伦兹力与重力平衡时摩擦力为零力平衡时摩擦力为零, ,滑环做匀速运动滑环做匀速运动, ,故选项故选项A,B,DA,B,D正确正确. .误区警示误区警示 对洛伦兹
40、力的理解对洛伦兹力的理解(1)(1)带电物体在磁场中运动时带电物体在磁场中运动时, ,只要速度发生变化只要速度发生变化, ,洛伦兹力一定发生变化洛伦兹力一定发生变化. .(2)(2)带电物体在磁场中运动所受洛伦兹力与其他力一样带电物体在磁场中运动所受洛伦兹力与其他力一样, ,共同影响物体的运动共同影响物体的运动, ,但要注意其变化的特点但要注意其变化的特点. .例例3 3- -1:1:一个质量一个质量m=0.1 gm=0.1 g的小滑块的小滑块, ,带有带有q=510q=510-4-4 C C的电荷的电荷, ,放置在倾角放置在倾角=30=30的光滑斜面上的光滑斜面上( (斜面绝缘斜面绝缘),)
41、,斜面置于斜面置于B=0.5 TB=0.5 T的匀强磁场中的匀强磁场中, ,磁场方向磁场方向垂直纸面向里垂直纸面向里, ,如图所示如图所示. .小滑块由静止开始沿斜面下滑小滑块由静止开始沿斜面下滑, ,若斜面足够长若斜面足够长, ,小滑小滑块滑至某一位置时块滑至某一位置时, ,要离开斜面要离开斜面(g=10 m/s(g=10 m/s2 2).).问问: :(1)(1)小滑块带何种电荷小滑块带何种电荷? ?解析解析: :(1)(1)滑块下滑过程中受力如图所示滑块下滑过程中受力如图所示, ,由左手定则可知滑块带由左手定则可知滑块带负电荷负电荷. . 答案答案: :(1)(1)负电荷负电荷(2)(2
42、)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大小滑块离开斜面时的瞬时速度多大? ?(3)(3)该斜面的长度至少多长该斜面的长度至少多长? ? A A ( (教师参考教师参考) )【教材探究教材探究】教材教材P P9797“思考与讨论思考与讨论”的问题中的问题中, ,你认为带电粒子你认为带电粒子( (不计重力不计重力) )垂直于磁场方垂直于磁场方向进入匀强磁场向进入匀强磁场, ,带电粒子将做怎样的运动带电粒子将做怎样的运动? ?答案答案: :由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向, ,因此洛伦兹力一定不做功因此洛伦兹力一定不做功. .它它只改变运动电荷的速度方向只改变运动电荷的速
43、度方向, ,不能改变运动电荷的速度不能改变运动电荷的速度( (或动能或动能) )的大小的大小, ,由此由此可知可知, ,带电粒子在匀强磁场中可做匀速圆周运动带电粒子在匀强磁场中可做匀速圆周运动. .达标测评达标测评 随堂演练随堂演练检测效果检测效果1.(1.(多选多选) )下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断正确的是的判断正确的是( ( ) )A.A.洛伦兹力方向竖直向上洛伦兹力方向竖直向上B.B.洛伦兹力方向垂直纸面向里洛伦兹力方向垂直纸面向里C.C.粒子带负电粒子带负电D.D.洛伦兹力方向垂直纸面向外洛伦
44、兹力方向垂直纸面向外解析解析: :根据左手定则可知根据左手定则可知A A图中洛伦兹力方向应该竖直向上图中洛伦兹力方向应该竖直向上,B,B图中洛图中洛伦兹力方向垂直纸面向里伦兹力方向垂直纸面向里,C,C图中粒子带正电图中粒子带正电,D,D图中洛伦兹力方向垂图中洛伦兹力方向垂直纸面向外直纸面向外, ,故选项故选项A,B,DA,B,D正确正确,C,C错误错误. .ABDABD2.2.在以下关于电荷、通电导线在电场或磁场中受力的说法中在以下关于电荷、通电导线在电场或磁场中受力的说法中, ,正确的是正确的是( ( ) )A.A.把通电导线放在磁场中把通电导线放在磁场中, ,通电导线一定会受到洛伦兹力的作
45、用通电导线一定会受到洛伦兹力的作用B.B.把电荷放在电场中把电荷放在电场中, ,电荷一定受到静电力的作用电荷一定受到静电力的作用C.C.把电荷放在磁场中把电荷放在磁场中, ,电荷一定受到洛伦兹力的作用电荷一定受到洛伦兹力的作用D.D.电荷在磁场中运动电荷在磁场中运动, ,电荷一定受到洛伦兹力的作用电荷一定受到洛伦兹力的作用B B解析解析: :通电导线中电流方向与磁场方向平行时通电导线中电流方向与磁场方向平行时, ,导线不受磁场力作用导线不受磁场力作用, ,但但电荷在电场中电荷在电场中, ,一定会受静电力作用一定会受静电力作用, ,选项选项A A错误错误,B,B正确正确; ;静止的电荷在静止的电
46、荷在磁场中不受磁场力作用磁场中不受磁场力作用, ,运动电荷速度方向与磁场方向平行时运动电荷速度方向与磁场方向平行时, ,也不受也不受磁场力作用磁场力作用, ,选项选项C,DC,D错误错误. .3.(3.(多选多选) )将带电的小球用细线悬挂置于匀强磁场中将带电的小球用细线悬挂置于匀强磁场中, ,由如图所示位置释放由如图所示位置释放, ,当带电小球最初两次经过最低点时当带电小球最初两次经过最低点时, ,相同的量是相同的量是( ( ) )A.A.小球受到的洛伦兹力小球受到的洛伦兹力B.B.细线的拉力细线的拉力C.C.小球的动能小球的动能D.D.小球的加速度小球的加速度CDCD解析解析: :带电小球
47、在磁场中运动时受洛伦兹力作用带电小球在磁场中运动时受洛伦兹力作用, ,但洛伦兹力对但洛伦兹力对小球不做功小球不做功, ,因此小球最初两次经过最低点时速度大小相等因此小球最初两次经过最低点时速度大小相等, ,但但方向相反方向相反, ,因此洛伦兹力变化、动能不变因此洛伦兹力变化、动能不变; ;由圆周运动知识可知由圆周运动知识可知, ,向心加速度不变向心加速度不变, ,但细线拉力变化但细线拉力变化, ,故选项故选项C,DC,D正确正确. .4.4.如图所示如图所示, ,在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场, ,一个带电粒子垂直一个带电粒子垂直于电场和磁
48、场方向射入场中于电场和磁场方向射入场中, ,射出时粒子的动能减小了射出时粒子的动能减小了, ,为了使粒子射出时比射入为了使粒子射出时比射入时的动能增大时的动能增大, ,在不计重力的情况下在不计重力的情况下, ,可采取的方法是可采取的方法是( (其他条件不变其他条件不变)()( ) )A.A.增大粒子射入时的速度增大粒子射入时的速度 B.B.增大磁场的磁感应强度增大磁场的磁感应强度C.C.增大电场的电场强度增大电场的电场强度 D.D.改变粒子的带电性质改变粒子的带电性质C C解析解析: :无论粒子带何种电荷无论粒子带何种电荷, ,由于静电力与洛伦兹力都是方向相反的由于静电力与洛伦兹力都是方向相反
49、的, ,而动而动能减少说明静电力做了负功能减少说明静电力做了负功, ,即静电力小于洛伦兹力即静电力小于洛伦兹力, ,粒子向洛伦兹力的方粒子向洛伦兹力的方向偏转向偏转. .所以要使动能增大所以要使动能增大, ,必然减小洛伦兹力或增大静电力必然减小洛伦兹力或增大静电力. .增大速度增大速度, ,则则洛伦兹力增大而静电力不变洛伦兹力增大而静电力不变, ,动能更会减少动能更会减少, ,选项选项A A错误错误. .增大磁感应强度即增大磁感应强度即增大了洛伦兹力增大了洛伦兹力, ,选项选项B B错误错误. .增加电场强度即增大静电力增加电场强度即增大静电力, ,使粒子向静电力使粒子向静电力方向偏转方向偏转, ,这样静电力做正功这样静电力做正功, ,所以动能会增大所以动能会增大, ,选项选项C C正确正确. .改变电性改变电性, ,两力两力同时反向同时反向, ,洛伦兹力仍大于静电力洛伦兹力仍大于静电力, ,所以粒子动能仍会减少所以粒子动能仍会减少, ,选项选项D D错误错误. .( (教师参考教师参考) )课堂小结课堂小结
