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2019-2020年高中物理 《磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》學(xué)案 新人教版選修1-1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、知道什么是洛倫茲力。 2、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對(duì)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(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。 5、了解電視機(jī)顯像管的工作原理。 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 1、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向。 2、掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 1、理解洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。 2、洛倫茲力方向的判斷。 自主學(xué)習(xí) 1．運(yùn)動(dòng)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(fù)電荷運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)電荷 ，不會(huì) 電荷運(yùn)動(dòng)的速率。 5．顯像管中使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場是由兩對(duì)線圈產(chǎn)生的,叫做偏轉(zhuǎn)線圈。為了與顯像管的管頸貼在一起,偏轉(zhuǎn)線圈做成 。 同步導(dǎo)學(xué) 例1．試判斷圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)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(diǎn)，則這些電子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將 （　　　） A．豎直向下沿直線射向地面 B．相對(duì)于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn) C．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn) D．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn) 解答：。地球表面地磁場方向由南向北，電子是帶負(fù)電，根據(jù)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(xiàng)正確 例3：如圖3所示，一個(gè)帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對(duì)水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該（ ） 圖3 A．使B的數(shù)值增大 B．使磁場以速率 v＝，向上移動(dòng) C．使磁場以速率v＝，向右移動(dòng) D．使磁場以速率v＝，向左移動(dòng) 解答：為使小球?qū)ζ矫鏌o壓力，則應(yīng)使它受到的洛倫茲力剛好平衡重力，磁場不動(dòng)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(dòng)相當(dāng)于電荷向下運(yùn)動(dòng)，受洛倫茲力向右，不可能平衡重力；磁場以V向右移動(dòng)，等同于電荷以速率v向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)洛倫茲力向下，也不可能平衡重力。故B、C也不對(duì)；磁場以V向左移動(dòng)，等同于電荷以速率v向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)洛倫茲力向上。當(dāng) qvB＝mg時(shí)，帶電體對(duì)絕緣水平面無壓力，則v＝，選項(xiàng) D正確。 例4： 單擺擺長L，擺球質(zhì)量為m，帶有電荷＋q，在垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中擺動(dòng)，當(dāng)其向左、向右通過最低點(diǎn)時(shí)，線上拉力大小是否相等？ 解答：擺球所帶電荷等效于一個(gè)點(diǎn)電荷，它在磁場中擺動(dòng)時(shí)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(jī)械能守恒，所以擺球向左、向右通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小是相等的，設(shè)為V，向左通過最低點(diǎn)時(shí)洛倫茲力F′豎直向下，根據(jù)牛頓第二定律，如圖4有 圖4 故有 當(dāng)向右通過最低點(diǎn)時(shí)，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(shí)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。為使電子束偏轉(zhuǎn),由安裝管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)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(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向? 　 ⑵.如果要使電子束打在B點(diǎn),磁場應(yīng)該沿什么方向 　 解答：由左手定則，⑴中偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該豎直向上　　⑵中偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該豎直向下。　　 當(dāng)堂達(dá)標(biāo) 1. 一個(gè)電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，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(duì) 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(shí)小磁針的南極向西偏轉(zhuǎn)，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(fù)離子束　　　　　　D．由南向北飛行的負(fù)離子束 3.電子以速度v0垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，則　　　　　 （ ） A．磁場對(duì)電子的作用力始終不做功 B．磁場對(duì)電子的作用力始終不變 C．電子的動(dòng)能始終不變 D．電子的動(dòng)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(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)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(jīng)過磁場時(shí)不偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力），則在磁場區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場，這個(gè)電場的場強(qiáng)大小與方向應(yīng)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(fù)電的滑塊從粗糙斜面的頂端滑至底端時(shí)的速率為v,若加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，并保證滑塊能滑至底端，則它滑至底端時(shí)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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1.2T，方向由南指向北，如有一質(zhì)子沿豎直向下的方向進(jìn)入磁場，磁場作用在質(zhì)子上的力為9.610-14N，則質(zhì)子射入時(shí)速為 ,質(zhì)子在磁場中向　　　　　方向偏轉(zhuǎn)。 第8題 8.質(zhì)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(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示.物塊由靜止下滑,滑到某個(gè)位置時(shí)離開斜面,求: ⑴物塊帶何種電荷? ⑵物塊剛離開斜面時(shí)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(yùn)動(dòng),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(dòng)脈血管兩側(cè)分別安裝電極并加磁場,設(shè)血管直徑為2mm,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(guān)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(yùn)動(dòng)電荷在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)除磁場力作用外不受其他任何力作用，則它在磁場中的運(yùn)動(dòng)可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。ā? ） A．勻速圓周運(yùn)動(dòng) B．勻變速直線運(yùn)動(dòng) 第3題 C．變加速曲線運(yùn)動(dòng) D．勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 3．電子束以一定的初速度沿軸線進(jìn)入螺線管內(nèi)，螺線管中通以方向隨時(shí)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(yùn)動(dòng)　　　　　 B．勻速圓周運(yùn)動(dòng) C．加速減速交替的運(yùn)動(dòng)　　 D．來回振動(dòng) 4．帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng) 第5題 5．如圖，是電視機(jī)的像管的結(jié)構(gòu)示意圖,熒光屏平面位于坐標(biāo)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(huì)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(gòu)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(yùn)動(dòng)打到坐標(biāo)原O使熒光屏的正中間出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)。當(dāng)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(zhuǎn)磁場),亮點(diǎn)將偏離原點(diǎn)0而打在x軸上的某一點(diǎn),偏離的方向和距離大小依賴于磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。為使熒光屏上出現(xiàn)沿x軸的一條貫穿全屏的水平亮線(電子束的水平掃描運(yùn)動(dòng))，偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)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(qiáng)磁場中沿光滑絕緣的圓弧形軌道的內(nèi)側(cè)來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它向左或向右運(yùn)動(dòng)通過最低點(diǎn)時(shí)　　　　　　　　　　　　 （　　 ） 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(gè)帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場，兩粒子質(zhì)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(qiáng)磁場和方向未知的勻強(qiáng)電場中,有一質(zhì)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(yùn)動(dòng)、其角速度為ω，那么，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 ，未知電場的最小場強(qiáng)的大小為 ，方向沿 。 9．質(zhì)量為m ,帶電荷量為q的粒子,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其圓周半徑為r,則粒子受到的洛倫茲力為 ,表示這個(gè)帶電粒子運(yùn)動(dòng)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(gè)質(zhì)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(dòng)，滑動(dòng)方向與垂直紙面的勻強(qiáng)磁場B垂直，則能沿絕緣面滑動(dòng)的水平速度方向________，大小v應(yīng)不小于________，若從速度v0開始運(yùn)動(dòng)，則它沿絕緣面運(yùn)動(dòng)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(jìn)入一個(gè)勻強(qiáng)電場與勻強(qiáng)磁場互相垂直的區(qū)域，磁場方向垂直紙面，電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，已知液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則圓周的半徑R=________。 12．如圖所示，在xOy平面內(nèi)，電荷量為q、質(zhì)量為m的電子從原點(diǎn)O垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(dá)x軸所用的時(shí)間是多少?這時(shí)電子在x軸的位置距原點(diǎn)的距離是多少? 第12題 13．如圖所示，質(zhì)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(dòng)，與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，這個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)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(xué)后反思： 你對(duì)學(xué)案的意見： 課后作業(yè)： 　思考“問題與練習(xí)” 2、3、4 第五節(jié) 磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力答案 自主學(xué)習(xí) 1． 洛倫茲力． 2． 垂直穿入 正電荷運(yùn)動(dòng) 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(zhuǎn)； 8、⑴負(fù)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