高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第2节 磁场对运动电荷的作用学案 3-1

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGEPAGE1学必求其心得，业必贵于专精第2节磁场对运动电荷的作用学习目标知识脉络1。通过实验，探究磁场对运动电荷的作用力．（重点）2。知道什么是洛伦兹力,能计算洛伦兹力的大小，会判断洛伦兹力的方向．(重点）3.知道洛伦兹力与安培力之间的关系，能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式．(难点)磁场对运动电荷有作用吗eq\o([先填空］）1．磁场对静止电荷的作用eq\x（磁场对静止电荷）→eq\x（无磁场力作用）↓eq\x（\a\al(改变电荷量或,磁感应强度的大小,和方向）)→eq\x（无磁场力作用)2．磁场对运动电荷的作用eq\o([再判断］）1．静止的带电粒子在磁场中也要受到磁场的作用．(×）2．带电粒子只要在磁场中运动,就一定会受到磁场的作用力．(×)eq\o（[后思考])电子流在磁场中偏转说明了什么问题？【提示】磁场对运动电荷有力的作用．从安培力到洛伦兹力eq\o([先填空])1．洛伦兹力（1)定义：磁场对运动电荷的作用力．(2)与安培力的关系:安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力的宏观表现．2．洛伦兹力的计算公式（1)如果带电粒子速度方向与磁感应强度方向垂直，f＝qvB.(2）如果电荷运动的方向与磁场方向夹角为θ,f＝qvBsin_θ。3．左手定则:伸开左手，拇指与其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．eq\o(［再判断］）1．电荷垂直磁场运动时，洛伦兹力最小，平行磁场运动时洛伦兹力最大．(×)2．洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力永远不做功．（√)3．洛伦兹力在匀强磁场中一般是变力，而电场力在匀强电场中是恒力．(√）eq\o([后思考])怎样判断负电荷在磁场中运动时受洛伦兹力的方向?【提示】负电荷在磁场中受力的方向与正电荷受力的方向相反，利用左手定则时四指应指向负电荷运动的反方向．eq\o(［合作探讨］）如图6­2。1所示，直导线长为L，导线中单位体积电荷数为n，横截面积为S，电荷的电量为q，运动速度为v,磁感应强度为B.图6。2.1探讨1：导线中的电流是多少？导线所受的安培力多大？【提示】I＝nqSv;F＝BIL＝nqSvBL.探讨2:每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？【提示】F洛＝eq\f(F,N)＝eq\f(nqSvBL，nSL)＝qvB.eq\o（[核心点击］)1．洛伦兹力与安培力的区别和联系(1)区别:①洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力．②洛伦兹力永远不做功，而安培力可以做功．（2）联系：①安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观解释．②大小关系:F安＝NF洛(N是导体中定向运动的电荷数) ③方向关系：洛伦兹力与安培力的方向均可用左手定则进行判断．2．洛伦兹力的计算公式：F＝qvBsinθ（θ为v与B的夹角）（1）当v＝0时，F＝0，即静止电荷在磁场中受到的作用力一定为0；(2)当θ＝0°或θ＝180°时，F＝0，即带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时,不受洛伦兹力;（3)当θ＝90°时，F＝qvB,此时洛伦兹力最大．1．（多选）下列说法正确的是()A．所有电荷在电场中都要受到电场力的作用B．所有电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用C．一切运动电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用D．运动电荷在磁场中,只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，才受到洛伦兹力的作用【解析】电荷在电场中受电场力F＝qE，不管运动还是静止都一样，故A对；电荷在磁场中的运动方向与磁场不平行时则一定受洛伦兹力作用．【答案】AD2．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是()A．带电粒子沿电场线射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入,电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定不变D．不管带电粒子怎样进入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功,粒子动能不变【解析】带电粒子在电场中受到的电场力F＝qE，只与电场有关,与粒子的运动状态无关，功的正负由θ角(力与位移方向的夹角）决定，对选项A，只有粒子带正电时才成立，A错误．垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加，B错．带电粒子沿磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用,粒子做匀速直线运动，洛伦兹力不做功,C错．不管带电粒子怎样进入磁场，由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功，粒子动能不变，D正确．【答案】D3．关于电荷在磁场中的运动速度、磁场和电荷受到的洛伦兹力三者之间的方向关系，其中正确的是（)【解析】根据左手定则，A中电荷所受洛伦兹力方向向下，A正确;B中电荷所受洛伦兹力方向向下,B错误；C中电荷运动方向与磁场方向平行,不受洛伦兹力，C错误；D中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向外,D错误．【答案】A4．如图6.2.2所示，各图中匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，所带电荷量均为q，试求出各图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向．图6.2.2【解析】甲:因为v与B垂直，所以F＝qvB，方向与v垂直斜向左上方，如图．乙：v与B的夹角为30°，v取与B的垂直分量，则F＝qvBsin30°＝eq\f（1,2)qvB，方向垂直纸面向里，图略．丙：由于v与B平行，所以带电粒子不受洛伦兹力,图略．丁:因为v与B垂直，所以F＝qvB，方向与v垂直斜向左上方，如图．【答案】见解析5．质量为0。1g的小物块，带有5×10－4C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5T的匀强磁场中,磁场方向如图6.2­3所示,物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，g取10m/s2【导学号：34022033】图6.2.3(1)物块带电性质如何？（2）物块离开斜面时的速度为多少？（3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少？【解析】(1）由左手定则可知物块带负电荷．(2）当物块离开斜面时，物块对斜面压力为0，受力如图所示，则qvB－mgcos30°＝0,解得v＝3.46m/s.（3）由动能定理得mgsin30°·L＝eq\f（1，2）mv2，解得物块在斜面上滑行的最大距离L＝1。2m.【答案】(1)负电（2)3.46m/s(3)1。2m1．电荷在电场中一定受电场力的作用．2．静止的电荷在磁场中一定不受磁场力的作用．3．运动的电荷在磁场