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1、新知初探自學(xué)導(dǎo)引一、洛倫茲力_在磁場中所受的磁場的作用力叫做洛倫茲力通電導(dǎo)線所受到的安培力實際上是作用在運動電荷上的洛倫茲力的_二、洛倫茲力的方向和大小1洛倫茲力的方向：用_判定運動電荷運動電荷宏觀表現(xiàn)宏觀表現(xiàn)左手定則左手定則第第1頁頁/共共49頁頁(1)判定負(fù)電荷運動所受洛倫茲力的方向，應(yīng)使四指指向負(fù)電荷運動的_方向(2)洛倫茲力的方向總是既垂直于電荷_又垂直于_，即總是垂直于_所決定的平面但在這個平面內(nèi)電荷運動方向和磁場方向卻不一定垂直,當(dāng)電荷運動方向與磁場方向不垂直時，相反相反運動方向運動方向磁場方向磁場方向速度和磁場速度和磁場第第2頁頁/共共49頁頁應(yīng)用左手定則不可能使四指指向電荷運動

2、方向的同時讓磁感線垂直穿入手心，這時只要磁感線從手心穿入即可2洛倫茲力的大?。篺_.若帶電粒子的運動方向與磁場方向之間的夾角為時，fqvBsin.qvB第第3頁頁/共共49頁頁想一想大家知道，在南極和北極地區(qū)有時會出現(xiàn)美麗的極光，你知道極光產(chǎn)生的原因嗎？提示：太陽射出的飛往地球的帶電粒子，受到地磁場作用產(chǎn)生的圖551第第4頁頁/共共49頁頁三、研究帶電粒子在磁場中的運動1實驗裝置：_演示儀，如圖552所示洛倫茲力洛倫茲力圖圖552第第5頁頁/共共49頁頁2實驗原理：玻璃泡內(nèi)的電子槍(即陰極)發(fā)射 出 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 使 泡 內(nèi) 的 低 壓_發(fā)出輝光，這樣就可顯示出電

3、子的軌跡3實驗現(xiàn)象當(dāng)沒有磁場作用時，電子的運動軌跡是_當(dāng)電子垂直射入磁場時，電子的運動軌跡是_陰極射線陰極射線水銀蒸氣水銀蒸氣直線直線曲線曲線第第6頁頁/共共49頁頁四、帶電粒子的軌道半徑和周期3特點：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運 動 時 , 它 的 軌 道 半 徑 跟 粒 子 的 速 率 成_,而 運 動 周 期 跟 軌 道 半 徑 和 運 動 速 率_正比正比無關(guān)無關(guān)第第7頁頁/共共49頁頁要點探究講練互動要點1洛倫茲力和安培力的關(guān)系學(xué)案導(dǎo)引1帶電粒子在磁場中一定受洛倫茲力嗎？2如何通過安培力推導(dǎo)洛倫茲力？第第8頁頁/共共49頁頁1洛倫茲力大小的推導(dǎo)如圖553所示，設(shè)有一段長度為L的通

4、電導(dǎo)線,垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，若通過導(dǎo)線的電流為I，則該導(dǎo)線所受的安培力為F安ILB.圖553第第9頁頁/共共49頁頁若導(dǎo)線的橫截面積為S，單位體積內(nèi)含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，定向移動速度為v，在時間t內(nèi)通過截面的電荷量QnSvtq.第第10頁頁/共共49頁頁整段導(dǎo)線所受的安培力F安可看做是作用在每個運動電荷上的洛倫茲力F的合力,即F安Nf.則每個自由電荷所受的洛倫茲力f的大小為fqvB.2洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系(1)區(qū)別：洛倫茲力是指單個運動帶電粒子所受的磁場力，而安培力是指通電直導(dǎo)線所受到的磁場力第第11頁頁/共共49頁頁洛倫茲力恒不做功，而安培力

5、可以做功(2)聯(lián)系：安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋大小關(guān)系：F安NF洛(N是導(dǎo)體中定向運動的電荷數(shù))方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致,均可用左手定則進(jìn)行判斷第第12頁頁/共共49頁頁特別提醒：(1)洛倫茲力的方向始終與電荷的運動方向垂直，只改變速度的方向，不改變速度的大小(2)雖然安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能簡單地認(rèn)為安培力就等于所有定向移動的電荷所受洛倫茲力的和，只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時，二者才相等第第13頁頁/共共49頁頁如圖554所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，帶電粒子的速率均為v、帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并說明洛倫茲力的方向例

6、1圖圖554第第14頁頁/共共49頁頁【思路點撥】解答本題時應(yīng)把握以下兩點：(1)應(yīng)用fqvBsin求f大小時，明確的意義(2)應(yīng)用左手定則判定f方向時明確電荷的電性第第15頁頁/共共49頁頁【答案】見精講精析【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】(1)洛倫茲力方向的判斷與安洛倫茲力方向的判斷與安培力一樣，都是根據(jù)左手定則來判斷的，但培力一樣，都是根據(jù)左手定則來判斷的，但應(yīng)注意以下三點：應(yīng)注意以下三點：第第16頁頁/共共49頁頁洛倫茲力必垂直于v、B方向決定的平面v與B不一定垂直，當(dāng)不垂直時，磁感線不再垂直穿過手心當(dāng)運動電荷帶負(fù)電時，四指應(yīng)指向其運動的反方向(2)利用fqvBsin計算f的大小時，必須明確的意義

7、及大小第第17頁頁/共共49頁頁變式訓(xùn)練1關(guān)于電荷在磁場中的受力，下列說法中正確的是()A靜止的電荷一定不受洛倫茲力的作用，運動電荷一定受洛倫茲力的作用B洛倫茲力的方向有可能與磁場方向平行C洛倫茲力的方向一定與帶電粒子的運動方向垂直第第18頁頁/共共49頁頁D帶電粒子運動方向與磁場方向平行時，一定不受洛倫茲力的作用解析：選CD.由fqvBsin.當(dāng)Bv時，f0；當(dāng)v0時，f0，故A錯、D對由左手定則知，f一定垂直于B且垂直于v，故B錯、C對故選CD.第第19頁頁/共共49頁頁要點2帶電粒子在洛倫茲力作用下運動軌跡學(xué)案導(dǎo)引1帶電粒子僅在洛倫茲力作用下的運動軌跡是什么？2帶電粒子在有界磁場中的軌跡

8、如何確定？第第20頁頁/共共49頁頁1圓心的確定帶電粒子垂直進(jìn)入一個有界勻強(qiáng)磁場后的軌跡是一段圓弧，如何確定圓心是解決問題的前提，也是解題的關(guān)鍵首先，應(yīng)有一個最基本的思路：即圓心一定在與速度方向垂直的直線上在實際問題中圓心位置的確定極為重要，通常有兩種方法：第第21頁頁/共共49頁頁(1)已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌跡的圓心(如圖555所示，圖中P為入射點，M為出射點)圖圖555第第22頁頁/共共49頁頁(2)已知入射方向和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的

9、交點就是圓弧軌道的圓心(如圖556所示,P為入射點,M為出射點)圖圖556第第23頁頁/共共49頁頁2半徑的確定和計算如圖所示，利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角)并注意以下兩個重要的幾何特點：圖557第第24頁頁/共共49頁頁(1)粒子速度的偏向角()等于回旋角()，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角)的2倍(如圖557)，即2t.(2)相對的弦切角()相等，與相鄰的弦切角()互補(bǔ)，即180.第第25頁頁/共共49頁頁第第26頁頁/共共49頁頁 (2011高考海南單科卷)空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，圖中的正方形為其邊界一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點入

10、射這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子不計重力下列說法正確的是()例2圖558第第27頁頁/共共49頁頁A入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同B入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同C在磁場中運動時間相同的粒子，其運動軌跡一定相同D在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越大第第28頁頁/共共49頁頁【思路點撥】解此題要根據(jù)帶電粒子在磁場中的運動特點，畫出運動軌跡，利用幾何關(guān)系分析第第29頁頁/共共49頁頁圖559第第30頁頁/共共49頁頁【答案】BD第第31頁頁/共共49頁頁變式訓(xùn)練2有一圓形邊界的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，一束質(zhì)子

11、流以不同的速率，由圓周上的同一點沿半徑方向射入磁場，質(zhì)子在磁場中()A路程長的運動時間長B速率小的運動時間短C偏轉(zhuǎn)角度大的運動時間長D運動的時間有可能無限長第第32頁頁/共共49頁頁解析：選C.質(zhì)子在圓形磁場中走過一段圓弧后離開圓形磁場區(qū)域，如圖所示，由幾何關(guān)系可知A、B、O、O四點共圓，tanR/rBqR/mv，質(zhì)子在磁場中運動的時間為t2T/2T/，第第33頁頁/共共49頁頁由于周期不變，所以質(zhì)子在磁場中的運動時間與成正比當(dāng)質(zhì)子的速度較小時，對應(yīng)的較大，即運動時間較長；粒子偏轉(zhuǎn)角度大時對應(yīng)的運動時間也長，由于質(zhì)子最終將離開圓形磁場，所以在磁場中運動的時間不可能無限長，本題的正確選項是C.第

12、第34頁頁/共共49頁頁磁場中的力學(xué)綜合問題經(jīng)典案例(10分)一個質(zhì)量為m0.1 g的小滑塊，帶有q5104 C的電荷量，放置在傾角30的光滑斜面上(絕緣)，斜面置于B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里，如圖5510所示小滑塊由靜止開始沿斜面下滑，其斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時要離開斜面(取g10 m/s2)求：熱點示例創(chuàng)新拓展第第35頁頁/共共49頁頁(1)小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？(3)該斜面的長度至少多長？【審題指導(dǎo)】審題時應(yīng)把握以下兩點：(1)由受力分析判定洛倫茲力方向，再結(jié)合左手定則判定小滑塊帶電電性(2)由分離的條件N0求得洛倫茲力的大小

13、，進(jìn)一步求v的大小圖5510第第36頁頁/共共49頁頁【解題樣板】(1)小滑塊沿斜面下滑的過程中，受重力mg、斜面支持力N和洛倫茲力f.若要小滑塊離開斜面，洛倫茲力f方向應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶有負(fù)電荷(3分)(2)小滑塊沿斜面下滑時,垂直斜面方向的加速度為零,有qvBNmgcos0，當(dāng)N0時，第第37頁頁/共共49頁頁第第38頁頁/共共49頁頁第第39頁頁/共共49頁頁【 答 案 】 ( 1 ) 帶 負(fù) 電 ( 2 ) 3 . 4 6 m / s(3)1.2 m【借題發(fā)揮】解決此類問題應(yīng)做到：(1)對物體進(jìn)行正確的受力分析和運動分析(2)理解兩物體分離的臨界條件(3)正確

14、選擇物理學(xué)規(guī)律第第40頁頁/共共49頁頁名師講壇精品資源1洛倫茲力和電場力的比較洛倫茲力洛倫茲力電場力電場力性質(zhì)性質(zhì)磁場對運動磁場對運動電電荷荷的作用力的作用力電場對電荷電場對電荷的的作作用力用力產(chǎn)產(chǎn)生生條件條件在磁場中在磁場中v0且且v與與B不平行不平行在電場中，在電場中，與與v無關(guān)無關(guān)大小大小f洛洛qvBsinF電電qE第第41頁頁/共共49頁頁洛倫茲力洛倫茲力電場力電場力方向方向f洛洛B，f洛洛v，遵遵循左手定則循左手定則F電電總與總與E同向或同向或反反向向，與，與v方向無關(guān)方向無關(guān)作用作用效果效果f洛洛只改變只改變v的的方方向向，不改變，不改變v的大小的大小F電電既可改變既可改變v的方向的方向，又又可改變可改變v的大小的大小做功做功情況情況一定不做功一定不做功可做正功，可做負(fù)功可做正功，可做負(fù)功，也也可以不做功可以不做功第第42頁頁/共共49頁頁2.“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”的比較第第43頁頁/共共49頁頁第第44頁頁/共共49頁頁第第45頁頁/共共49頁頁第第46頁頁/共共49頁頁知能演練輕松闖關(guān)第第47頁頁/共共49頁頁本部分內(nèi)容講解結(jié)束本部分內(nèi)容講解結(jié)束按ESC鍵退出全屏播放第第48頁頁/共共49頁頁