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2019-2020年高中物理 《磁場對運動電荷的作用力》學案 新人教版選修1-1 學習目標 1、知道什么是洛倫茲力。 2、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。 3、掌握洛倫茲力大小的推理過程。 4、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。 5、了解電視機顯像管的工作原理。 學習重點 1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。 2、掌握垂直進入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。 學習難點 1、理解洛倫茲力對運動電荷不做功。 2、洛倫茲力方向的判斷。 自主學習 1．運動電荷在磁場中受到的作用力，叫做 ?！? 2．洛倫茲力的方向的判斷──左手定則： 讓磁感線 手心，四指指向 的方向，或負電荷運動的 ，拇指所指電荷所受 的方向。 3．洛倫茲力的大小:洛倫茲力公式　 。 4．洛倫茲力對運動電荷 ，不會 電荷運動的速率。 5．顯像管中使電子束偏轉的磁場是由兩對線圈產生的,叫做偏轉線圈。為了與顯像管的管頸貼在一起,偏轉線圈做成 。 同步導學 例1．試判斷圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向. 解答：甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上；乙中正電荷所受的洛倫茲力方向向下；丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向讀者；丁中正電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙里。 例2：來自宇宙的電子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些電子在進入地球周圍的空間時，將 （　　　） A．豎直向下沿直線射向地面 B．相對于預定地面向東偏轉 C．相對于預定點稍向西偏轉 D．相對于預定點稍向北偏轉 解答：。地球表面地磁場方向由南向北，電子是帶負電，根據左手定則可判定，電子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向西。故C項正確 例3：如圖3所示，一個帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為B，若小帶電體的質量為m，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應該（ ） 圖3 A．使B的數值增大 B．使磁場以速率 v＝，向上移動 C．使磁場以速率v＝，向右移動 D．使磁場以速率v＝，向左移動 解答：為使小球對平面無壓力，則應使它受到的洛倫茲力剛好平衡重力，磁場不動而只增大B，靜止電荷在磁場里不受洛倫茲力， A不可能；磁場向上移動相當于電荷向下運動，受洛倫茲力向右，不可能平衡重力；磁場以V向右移動，等同于電荷以速率v向左運動，此時洛倫茲力向下，也不可能平衡重力。故B、C也不對；磁場以V向左移動，等同于電荷以速率v向右運動，此時洛倫茲力向上。當 qvB＝mg時，帶電體對絕緣水平面無壓力，則v＝，選項 D正確。 例4： 單擺擺長L，擺球質量為m，帶有電荷＋q，在垂直于紙面向里的磁感應強度為B的勻強磁場中擺動，當其向左、向右通過最低點時，線上拉力大小是否相等？ 解答：擺球所帶電荷等效于一個點電荷，它在磁場中擺動時受到重力mg，線的拉力F與洛倫茲力F′，由于只有重力做功，故機械能守恒，所以擺球向左、向右通過最低點時的速度大小是相等的，設為V，向左通過最低點時洛倫茲力F′豎直向下，根據牛頓第二定律，如圖4有 圖4 故有 當向右通過最低點時，洛倫茲力 的豎直向上，而大小仍為qvB，同理可得 顯然F1＞F2 例５：如圖所示，沒有磁場時電子束打在熒光屏正中的O點。為使電子束偏轉,由安裝管頸的偏轉線圈產生偏轉磁場。 　 ⑴.如果要使電子束在水平方向偏離中心,打在熒光屏上的A點,偏轉磁場應該沿什么方向? 　 ⑵.如果要使電子束打在B點,磁場應該沿什么方向 　 解答：由左手定則，⑴中偏轉磁場應該豎直向上　?、浦衅D磁場應該豎直向下。　　 當堂達標 1. 一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉，則 （ ） A．此空間一定不存在磁場 B．此空間可能有方向與電子速度平行的磁場 C．此空間可能有磁場 ，方向與電子速度垂直 D．以上說法都不對 2. 一束帶電粒子沿水平方向飛過靜止的小磁針的正上方，小磁針也是水平放置，這時小磁針的南極向西偏轉，則這束帶電粒子可能是　　　　　　　　　 （　 　） A．由北向南飛行的正離子束　　　　　　B．由南向北飛行的正離子束 C．由北向南飛行的負離子束　　　　　　D．由南向北飛行的負離子束 3.電子以速度v0垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，則　　　　　 （ ） A．磁場對電子的作用力始終不做功 B．磁場對電子的作用力始終不變 C．電子的動能始終不變 D．電子的動量始終不變 第4題 4.如圖所示，帶電粒子所受洛倫茲力方向垂直紙面向外的是 （ ） 5.如圖所示，空間有磁感應強度為B，方向豎直向上的勻強磁場，一束電子流以初速v從水平方向射入，為了使電子流經過磁場時不偏轉（不計重力），則在磁場區(qū)域內必須同時存在一個勻強電場，這個電場的場強大小與方向應是　　　　　　　 （ ） A．B/v，方向豎直向上　　　　　　　B．B/v，方向水平向左 C．Bv，垂直紙面向里　　　　　　　 D．Bv，垂直紙面向外 第5題 第6題 6.如圖所示，一帶負電的滑塊從粗糙斜面的頂端滑至底端時的速率為v,若加一個垂直紙面向外的勻強磁場，并保證滑塊能滑至底端，則它滑至底端時的速率 （ ） A．變大 B．變小 C．不變 D．條件不足，無法判斷 7. 有一勻強磁場，磁感應強度大小為1.2T，方向由南指向北，如有一質子沿豎直向下的方向進入磁場，磁場作用在質子上的力為9.610-14N，則質子射入時速為 ,質子在磁場中向　　　　　方向偏轉。 第8題 8.質量為0.1g的小物塊帶有510-4C的電荷,放在傾角為300且足夠長的光滑絕緣的斜面上,整個裝置放在磁感應強度為0.5T的勻強磁場中,如圖所示.物塊由靜止下滑,滑到某個位置時離開斜面,求: ⑴物塊帶何種電荷? ⑵物塊剛離開斜面時的速度多大? ⑶ 物塊從靜止到剛離開斜面的過程中做什么運動,斜面至少多長? 第9題 9. 一種測量血管中血流速度的儀器原理圖,如圖所示,在動脈血管兩側分別安裝電極并加磁場,設血管直徑為2mm,磁場的磁感應強度為0.080T,電壓表測出電壓為0.01V,則血流速度大小為多少? 拓展提高 1．有關電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是　　　　　　　　　 （　 　） A．電荷在磁場中一定受磁場力的作用 B．電荷在電場中一定受電場力的作用 C．電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致 D．電荷若受磁場力，則受力方向與該處的磁場方向垂直 2．如果運動電荷在磁場中運動時除磁場力作用外不受其他任何力作用，則它在磁場中的運動可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。ā? ） A．勻速圓周運動 B．勻變速直線運動 第3題 C．變加速曲線運動 D．勻變速曲線運動 3．電子束以一定的初速度沿軸線進入螺線管內，螺線管中通以方向隨時間而周期性變化的電流，如圖所示，則電子束在螺線管中做　　　　 （　 ?。? A．勻速直線運動　　　　　 B．勻速圓周運動 C．加速減速交替的運動　　 D．來回振動 4．帶電荷量為+q的粒子在勻強磁場中運動,下面說法中正確的是 　　A．只要速度大小相同,所受洛倫茲力就相同　　　　　　　　　　　　　 　( 　) 　　B．如果把+q改為-q,且速度反向、大小不變,則洛倫茲力的大小不變 C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直,磁場方向一定與電荷運動方向垂直 　　D．粒子只受到洛倫茲力的作用.不可能做勻速直線運動 第5題 5．如圖，是電視機的像管的結構示意圖,熒光屏平面位于坐標平面xoy，y軸是顯像管的縱軸線,位于顯像管尾部的燈絲被電流加熱后會有電子逸出,這些電子在加速電壓的作用下以很高的速度沿y軸向十y方向射出.構成了顯像管的“電子槍”。如果沒有其他力作用,從電子槍發(fā)射出的高速電子將做勻速直線運動打到坐標原O使熒光屏的正中間出現一個亮點。當在顯像管的管頸處的較小區(qū)域(圖中B部分)加沿z方向的磁場 (偏轉磁場),亮點將偏離原點0而打在x軸上的某一點,偏離的方向和距離大小依賴于磁場的磁感應強度B。為使熒光屏上出現沿x軸的一條貫穿全屏的水平亮線(電子束的水平掃描運動)，偏轉磁場的磁感應強度隨時間變化的規(guī)律是圖中 (　 　) 第5題 6．如圖所示，帶電小球在勻強磁場中沿光滑絕緣的圓弧形軌道的內側來回往復運動，它向左或向右運動通過最低點時　　　　　　　　　　　　 （　　 ） 第6題 Ａ．速度相同　　　　　　　　 B．加速度相同 C．所受洛倫茲力相同　　　　　 D．軌道給它的彈力相同 7．兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進入同一勻強磁場，兩粒子質量之比為1：4，電荷量之比為1：2，則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為 （　 ?。? A．2：1　　　　B．1：1　　　C．1：2　　　D．1：4 8.如圖所示，傾角為θ的光滑絕緣斜面,處在方向垂直斜面向上的勻強磁場和方向未知的勻強電場中,有一質量為m、帶電荷量為一q的小球，恰可在斜面上做勻速圓周運動、其角速度為ω，那么，勻強磁場的磁感應強度的大小為 ，未知電場的最小場強的大小為 ，方向沿 。 9．質量為m ,帶電荷量為q的粒子,在磁感應強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動,其圓周半徑為r,則粒子受到的洛倫茲力為 ,表示這個帶電粒子運動而形成的環(huán)形電流的電流大小為 。 第11題 10．如圖所示，一個質量為m帶正電的帶電體電荷量為q，緊貼著水平絕緣板的下表面滑動，滑動方向與垂直紙面的勻強磁場B垂直，則能沿絕緣面滑動的水平速度方向________，大小v應不小于________，若從速度v0開始運動，則它沿絕緣面運動的過程中，克服摩擦力做功為________。 第10題 第10題 第8題 11．如圖所示，帶電液滴從h高處自由落下，進入一個勻強電場與勻強磁場互相垂直的區(qū)域，磁場方向垂直紙面，電場強度為E，磁感應強度為B，已知液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運動，則圓周的半徑R=________。 12．如圖所示，在xOy平面內，電荷量為q、質量為m的電子從原點O垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場中，電子的速度為v0，方向與x軸正方向成30角，則電子第一次到達x軸所用的時間是多少?這時電子在x軸的位置距原點的距離是多少? 第12題 13．如圖所示，質量m=0.1g的小球，帶有q=510-4C的正電荷，套在一根與水平方向成θ=37的絕緣桿上，小球可以沿桿滑動，與桿間的動摩擦因數μ=0.4，這個裝置放在磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，求小球無初速釋放后沿桿下滑的最大加速度和最大速度。 第13題 學后反思： 你對學案的意見： 課后作業(yè)： 　思考“問題與練習” 2、3、4 第五節(jié) 磁場對運動電荷的作用力答案 自主學習 1． 洛倫茲力． 2． 垂直穿入 正電荷運動 反方向 洛倫茲力 3． F＝qvBsinθ 4． 不做功 改變 5． 馬鞍形 同步檢測 1、B；2、AD；3、Ａ、C；4、C；5、C；6、B； 7、５１０５m/s,方向向東偏轉； 8、⑴負電, ⑵3.3m/s, ⑶勻加速,1.1m； 9、625m/s 拓展提高 1、ＢＤ　2、ＡＣ　3、Ａ　　4、ＢＤ　5、Ａ　6、B　7、C　 8、 沿斜面向下 9、B2q2r/m. Bq2/(2πm) 10、水平向右，　 11、　 12、， . 13、6m／s2. 9.2m／s