广东省化州市实验中学高中物理 3.5 研究洛伦兹力学案 粤教版选修31.doc

广东省化州市实验中学2014年高中物理 3.5 研究洛伦兹力学案 粤教版选修3-1磁场、磁感应强度、磁感线1.安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形2.洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器新课标要求认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向。会计算洛伦兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理新课预习 1、洛伦兹力：2、洛伦兹力的方向：用左手定则去伸开左手，使大拇指跟其余四个手指 ，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线 穿入手心，并使伸开的四指指向 运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的 在磁场中所受洛伦兹力的方向。 3、洛伦兹力的大小：电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向 ，那么粒子所受的洛伦兹力为 。电荷运动方向与磁场的方向夹角为时，电荷所受的洛伦兹力为 因为洛伦兹力f始终与速度v ，即只改变速度 所以洛伦兹力不对带电粒子做功。当运动电荷垂直磁感线进入匀强磁场中，仅受洛伦兹力作用时，一定做 运动。知识精讲1、洛伦兹力的方向通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。我们用左手定则判断安培力的方向，因此可以用左手定则判断洛伦兹力的方向。如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。【例1】如图所示的是磁感应强度b、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力f三者方向的相互关系图（其中b垂直于f与v决定的平面，b、f、v两两垂直）。其中正确的是2、洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小推导，按下列过程写出各问题的物理量书本p88图3-5-4。假设：设有一段长度为l的通电导线，横截面积为s，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为b的磁场中。问题1：这段导线中电流i的微观表达式是多少？i= 问题2：这段导体所受的安培力为多大？f= 问题3：这段导体中含有多少自由电荷数？n= 问题4：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多少？f= 例题：2已知一质子以5107m/s的速度垂直射入磁感应强度b=2t的匀强磁场中，质子受的洛仑兹力为多大？ （学生探究完洛伦兹力大小计算就练习）解答过程：【速度选择器】【例题3】如图1650所示，在两平行板间有强度为e的匀强电场，方向竖直向下，一带电量为q的负粒子(重力不计)，垂直于电场方向以速度v飞入两板间，为了使粒子沿直线飞出，应在垂直于纸面内加一个怎样方向的磁场，其磁感应强度为多大？【课堂针对性练习】1判断图中带电粒子所受洛伦兹力的方向2依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。图3-363.初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图3-36所示，则( ).a电子将向右偏转，速率不变b电子将向左偏转，速率改变c电子将向左偏转，速率不变d电子将向右偏转，速率改变4在只受洛伦兹力的条件下,关于带电粒子在匀强磁场中的运动,下列说法中不正确的是：（ ）a、只要粒子的速度大小相同，带电量相同，粒子所受洛伦兹力大小就相同b、洛伦兹力只改变带电粒子运动方向c、洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功；d、洛伦兹力始终与速度垂直，所以粒子在运动过程中的动能保持不变5（广东07年高考理科基础）如图6，在阴极射管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会图6a.向上偏转b.向下偏转c.向纸内偏转d.向纸外偏转p90课后练习（学生练习与评讲1课时）第六节洛仑兹力与现代技术（共3课时） 新课预习第1课时 1、 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动（不计其他作用）（1）若vb带电粒子所受的洛仑兹力f=0,因此带电粒子以速度v做-运动（2）若vb，则带电粒子以射速度v做 运动a向心力由洛 提供，即bqv= b轨道半径公式r=-c周期公式t=-d频率公式f=- 解题方法探究状元谈经验 流畅的思维方法，规范的解题步骤，准确无误的答案，是获取高分的法宝题型一 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动方法指导电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动是高中物理的一个难点，也是高考的热点，解决这类问题既要用到物理中的洛仑兹力、圆周运动的知识，又要用到数学平面几何中的圆及解析几何知识，这时对带电粒子运动轨迹的几何分析往往成为解题的关键。带电粒子的几何分析往往包括以下几个步骤：一是正确地画出粒子在磁场中的运动轨迹，二是根据轨迹确定圆弧的圆心，三是确定圆弧的半径；再根据圆心角、弦切角、圆周角等之间的关系来求解相关的问题。1电粒子在匀强磁场中的匀速圆周圆心位置的确定在实际问题中，圆心位置的确定极为重要，通常有两个方法a如果已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时，可能通过入射点和出射点作出垂直入射方向和出射方向的垂线，两条垂线交点就是圆弧轨道的圆心。b已知入射点、出射点的位置和入射方向，可以通过入射点作出入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其线段的中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧的圆心。2电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为t，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间t时，思考：t时间内转过的圆心角为 ，单位时间内转过的圆心角为 t时间内转过的圆心角为，用t和表单位时间内转过的圆心角为 。从以上分析我们可知粒子运动时间t和周期t的关系为 。3在研究带电粒子在有界磁场中运动的问题时，要注意以下几点：a刚好穿出磁场的边界的条件是带电粒子在磁场中的运动轨迹与磁场边界相切。b当速度v一定时，弧长越长，轨迹对应的圆心角越大；带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。4处理此类问题，还有一个重要的方法，就是利用圆周的对称性。如下图7-1如果在同一边界射入和射出的粒子，速度与边界的夹角相等；又如图7-2在圆形磁场的区域内，沿半径方向射入的粒子，必定沿半径方向射出。 图7-1图7-2lv0abvyrrb例1 质量为m，电荷量为q的粒子，以初速度