大班對(duì)小學(xué)的教案

磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力教案。

作為杰出的教學(xué)工作者，能夠保證教課的順利開(kāi)展，教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時(shí)充分理解所教內(nèi)容，幫助教師在教學(xué)期間更好的掌握節(jié)奏。所以你在寫(xiě)教案時(shí)要注意些什么呢？下面是小編為大家整理的“磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力教案”，相信您能找到對(duì)自己有用的內(nèi)容。

第5節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
要點(diǎn)一由安培力公式推導(dǎo)洛倫茲力公式
如圖3－5－3所示，
圖3－5－3
直導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)L，電流為I，導(dǎo)線(xiàn)中運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)為n，截面積為S，電荷的電荷量為q，運(yùn)動(dòng)速度為v，則
安培力F＝ILB＝nF洛
所以洛倫茲力F洛＝Fn＝ILBn
因?yàn)镮＝NqSv(N為單位體積的電荷數(shù))
所以F洛＝NqSvLBn＝NSLnqvB，式中n＝NSL，故F洛＝qvB.
要點(diǎn)二洛倫茲力方向的討論
1．決定洛倫茲力方向的因素有三個(gè)：電荷的電性(正、負(fù))、速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．當(dāng)電荷電性一定時(shí)，其他兩個(gè)因素中，如果只讓一個(gè)因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時(shí)讓兩個(gè)因素相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔儯?br> 2．在研究電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直的情況時(shí)，由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，即洛倫茲力垂直于v和B兩者所決定的平面．
3．(1)判斷負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受洛倫茲力的方向，四個(gè)手指要指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向．
(2)電荷運(yùn)動(dòng)的速度v和B不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度v.
洛倫茲力和靜電力的異同點(diǎn)有哪些？
洛倫茲力靜電力
力的概念磁場(chǎng)對(duì)在其中的“運(yùn)動(dòng)”電荷的作用力電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷的作用力
產(chǎn)生條件磁場(chǎng)中靜止電荷、沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電荷將不受洛倫茲力電場(chǎng)中的電荷無(wú)論靜止還是沿任何方向運(yùn)動(dòng)都要受到靜電力
方向“橫向力”
①方向由電荷正負(fù)、磁場(chǎng)方向以及電荷運(yùn)動(dòng)方向決定，方向之間關(guān)系遵循左手定則
②洛倫茲力方向一定垂直于磁場(chǎng)方向以及電荷運(yùn)動(dòng)方向“縱向力”
①方向由電荷正負(fù)、電場(chǎng)方向決定
②正電荷受力方向與電場(chǎng)方向一致，負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)方向相反
大小當(dāng)v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝qvB
當(dāng)v∥B時(shí)，F(xiàn)＝0
當(dāng)v與B夾角θ時(shí)，F(xiàn)＝qvBsinθF＝qE
做功情況一定不做功可能做正功，可能做負(fù)功，也可能不做功

一、洛倫茲力的方向判斷
【例1】來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周?chē)目臻g時(shí)，將()
A．豎直向下沿直線(xiàn)射向地面
B．相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向東偏轉(zhuǎn)
C．相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向西偏轉(zhuǎn)
D．相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向北偏轉(zhuǎn)
答案B
解析地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，質(zhì)子帶正電．根據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子在赤道上空豎直下落過(guò)程中受到的洛倫茲力方向向東．故選B.
圖3－5－4

二、洛倫茲力與靜電力
【例2】如圖3－5－4所示，在真空中勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷，其中a靜止，b向右做勻速運(yùn)動(dòng)，c向左做勻速運(yùn)動(dòng)．比較它們的重力Ga、Gb、Gc的關(guān)系，正確的是()
A．Ga最大B．Gb最大
C．Gc最大D．Gc最小
答案C
解析因帶電油滴a靜止，故a不受洛倫茲力作用，只受重力和靜電力作用；根據(jù)平衡條件可知油滴一定帶負(fù)電，設(shè)油滴帶電荷量為q，則Ga＝qE①
帶電油滴b除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向下的洛倫茲力F洛，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gb＝qE－F洛②
帶電油滴c除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向上的洛倫茲力F洛，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gc＝qE＋F洛③
比較①②③式可以看出GcGaGb，選項(xiàng)C正確．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，取決于帶電粒子所受的合外力及其初始狀態(tài)的速度，因此應(yīng)把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受的合外力為零時(shí)，帶電粒子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或靜止.

1.試判斷下列圖中帶電粒子所受洛倫茲力的方向向上的是()
答案A
解析A圖中帶電粒子受力方向向上；B圖中帶電粒子受力方向向外；C圖中帶電粒子受力方向向左；D圖中帶電粒子受力方向向里．
2.
圖3－5－5
在高真空的玻璃管中，封有兩個(gè)電極，當(dāng)加上高電壓后，會(huì)從陰極射出一束高速電子流，稱(chēng)為陰極射線(xiàn)．如在陰極射線(xiàn)管的正上方平行放置一根通以強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，其電流方向如圖3－5－5所示．則陰極射線(xiàn)將會(huì)()
A．向上偏斜B．向下偏斜
C．向紙內(nèi)偏斜D．向紙外偏斜
答案A
3．洛倫茲力的方向與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向有什么關(guān)系？洛倫茲力對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的速度有什么影響？洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功呢？
答案洛倫茲力的方向總與粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，但粒子的運(yùn)動(dòng)方向可以不與磁場(chǎng)方向垂直．結(jié)論是：洛倫茲力的方向總與磁場(chǎng)方向和粒子的運(yùn)動(dòng)方向所決定的平面垂直．
洛倫茲力總與粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，因此，洛倫茲力不對(duì)帶電粒子做功，不改變粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小，但可以改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向．
4．如圖3－5－6所示，
圖3－5－6
是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5T，極板間距d＝20cm，如果要求該發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U＝20V，則離子的速率為多少？
答案200m/s
解析等離子體以一定速度進(jìn)入磁場(chǎng)后，在洛倫茲力作用下正離子向上極板偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向下極板偏轉(zhuǎn)，上下極板因聚集了異種電荷從而使兩板之間產(chǎn)生電壓，當(dāng)離子在兩極間勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓達(dá)到穩(wěn)定．此時(shí)有qUd＝qvB，得v＝UBd，代入數(shù)據(jù)得v＝200m/s.

題型一洛倫茲力的考查
如圖1所示，下端封閉、上端開(kāi)口、內(nèi)壁光滑的細(xì)玻璃管豎直放置，管底有一帶電的小球，整個(gè)裝置水平勻速向右運(yùn)動(dòng)，垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入方向水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于外力的作用，玻璃管在磁場(chǎng)中的速度保持不變，最終小球從上端口飛出，則()
圖1
A．小球帶正電荷
B．小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出端口前的過(guò)程中小球做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)
C．小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出端口前的過(guò)程中洛倫茲力對(duì)小球做正功
D．小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出端口前的過(guò)程中管壁的彈力對(duì)小球做正功
思維步步高如何判斷小球的帶電性質(zhì)？小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是什么形狀？小球受到的洛倫茲力的方向向哪？洛倫茲力是不是對(duì)小球做了功？
解析小球在豎直方向上向上運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明洛倫茲力的一個(gè)分力的方向一定向上并且大于自身的重力，根據(jù)左手定則可以判斷小球帶正電；豎直方向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，所以小球的合運(yùn)動(dòng)為類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)；小球受到的洛倫茲力的方向和運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功．
答案ABD
拓展探究如圖2所示，
圖2
光滑的水平桌面放在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，桌面上平放著一根一端開(kāi)口、內(nèi)壁光滑的試管，試管底部有一帶電小球．在水平拉力F作用下，試管向右勻速運(yùn)動(dòng)，帶電小球能從試管口處飛出，關(guān)于帶電小球及其在離開(kāi)試管前的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()
A．小球帶正電
B．小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線(xiàn)
C．洛倫茲力對(duì)小球做正功
D．維持試管勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)逐漸增大
答案ABD
洛倫茲力的方向始終和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，帶電粒子受到的洛倫茲力對(duì)粒子不做功，不會(huì)改變粒子的速度大小，只會(huì)改變粒子的速度方向.

題型二帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期
2008年10月22日，歐洲粒子物理研究中心(CERN)建造的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)21日舉行啟用典禮，標(biāo)志著對(duì)撞機(jī)正式啟用．環(huán)型對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置．如圖3所示，正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過(guò)電壓為U的直線(xiàn)加速器加速后，沿圓環(huán)切線(xiàn)方向注入對(duì)撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而在碰撞區(qū)迎面相撞．為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()

圖3
A．對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大
B．對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小
C．對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期越大
D．對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變
思維步步高帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)遵循什么規(guī)律？正負(fù)離子為什么要分成兩束進(jìn)入環(huán)狀空腔？進(jìn)入環(huán)狀空腔后作什么運(yùn)動(dòng)？正負(fù)離子能否同時(shí)到達(dá)碰撞區(qū)？
解析環(huán)形空腔的半徑保持不變，當(dāng)電壓不變時(shí)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度相同，根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式：R＝mvqB，比荷越大，B應(yīng)該越??；當(dāng)帶電粒子確定后，加速電壓越大，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)速度越大，比荷確定，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該越大，根據(jù)周期公式T＝2πmqB，可得磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大會(huì)使周期變小．
答案B
拓展探究如圖4所示，
圖4
在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有三個(gè)帶電粒子，其中1和2為質(zhì)子、3為α粒子的徑跡．它們?cè)谕黄矫鎯?nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，三者軌道半徑r1r2r3，并相切于P點(diǎn)．設(shè)T、v、a、t分別表示它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期、線(xiàn)速度、向心加速度以及各自從經(jīng)過(guò)P點(diǎn)算起到第一次通過(guò)圖中虛線(xiàn)MN所經(jīng)歷的時(shí)間，則()
A．T1＝T2T3B．v1＝v2v3
C．a(chǎn)1a2a3D．t1t2t3
答案ACD
帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的常見(jiàn)問(wèn)題：①軌跡問(wèn)題：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．②半徑問(wèn)題：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，軌道半徑的表達(dá)式：R＝mvqB，由以上各個(gè)物理量確定．③粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式：T＝2πmqB，由粒子的比荷和磁感應(yīng)強(qiáng)度確定.

一、選擇題
1．如下圖所示，磁場(chǎng)方向、電荷的運(yùn)動(dòng)方向、電荷所受洛倫茲力的方向兩兩垂直，則正確的是()
答案D
2．如圖5所示，
圖5
在真空中，水平導(dǎo)線(xiàn)中有恒定電流I通過(guò)，導(dǎo)線(xiàn)的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是()
A．沿路徑a運(yùn)動(dòng)
B．沿路徑b運(yùn)動(dòng)
C．沿路徑c運(yùn)動(dòng)
D．沿路徑d運(yùn)動(dòng)
答案B
解析由安培定則，電流在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向指向紙外，由左手定則，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力方向向上．則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲，因此C、D必錯(cuò)；由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，故其運(yùn)動(dòng)軌跡必定是曲線(xiàn)，則B正確，A錯(cuò)誤．
3.
圖6
每時(shí)每刻都有大量帶電的宇宙射線(xiàn)向地球射來(lái)，地球磁場(chǎng)可以有效地改變這些射線(xiàn)中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義．假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線(xiàn)粒子正垂直于地面向赤道射來(lái)(如圖6所示，地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線(xiàn)表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地球北極)，在地球磁場(chǎng)的作用下，它將()
A．向東偏轉(zhuǎn)B．向南偏轉(zhuǎn)
C．向西偏轉(zhuǎn)D．向北偏轉(zhuǎn)
答案A
解析地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，帶正電的粒子自赤道上空下落過(guò)程所受洛倫茲力可由左手定則判知向東，故A正確．
4．圖7所示是電子射線(xiàn)管示意圖．接通電源后，電子射線(xiàn)由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線(xiàn)．要使熒光屏上的亮線(xiàn)向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，則下列措施中可采用的是()
圖7
A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向
B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向
C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向
D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向
答案B
解析若加一磁場(chǎng)，電子受到洛倫茲力的作用，亮線(xiàn)向下偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明洛倫茲力方向向下，又因電子沿x軸正向射出，由左手定則知磁場(chǎng)方向應(yīng)沿y軸正方向，A錯(cuò)，B對(duì)；若加一電場(chǎng)電子應(yīng)受到向下的靜電力作用，故電場(chǎng)方向沿z軸正向，C、D均錯(cuò)．
5．如圖8所示，
圖8
一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)在固定的正的點(diǎn)電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T(mén)0，軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向如圖中箭頭所示，現(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知軌道半徑并不因此而改變，則()
A．若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0
B．若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0
C．若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0
D．若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0
答案AD
解析若磁場(chǎng)方向指向紙里，由左手定則可判斷洛倫茲力方向與庫(kù)侖力方向相反，則帶負(fù)電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力減小，由于半徑不變，其速度減小，周期變大，故A對(duì)B錯(cuò)；若磁場(chǎng)方向指向紙外，洛倫茲力與庫(kù)侖力方向相同，其速度要增大，周期變小，故C錯(cuò)D對(duì)．
6．如圖9所示，
圖9
連接兩平行金屬板的導(dǎo)線(xiàn)的一部分CD與另一回路的一段導(dǎo)線(xiàn)GH平行且均在紙面內(nèi)，金屬板置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)一束等離子體射入兩金屬板之間時(shí)，CD段導(dǎo)線(xiàn)受到力F的作用．則()
A．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向左
B．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向右
C．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向左
D．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向右
答案AD
解析等離子體指的是整體顯電中性，內(nèi)部含有等量的正、負(fù)電荷的氣態(tài)離子群體．當(dāng)?shù)入x子體從右方射入時(shí)，正、負(fù)離子在洛倫茲力的作用下將分別向下、上偏轉(zhuǎn)，使上極板的電勢(shì)低于下極板，從而在外電路形成由D流向C的電流，這一電流處在通電導(dǎo)線(xiàn)GH所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，由左手定則可知，它受到的安培力的方向向左，所以A項(xiàng)對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)；同理可分析得知C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對(duì)．
7．如圖10所示，
圖10
一個(gè)帶正電荷的小球沿水平光滑絕緣的桌面向右運(yùn)動(dòng)，飛離桌子邊緣A，最后落到地板上．設(shè)有磁場(chǎng)時(shí)飛行時(shí)間為t1，水平射程為x1，著地速度大小為v1；若撤去磁場(chǎng)，其余條件不變時(shí)，小球飛行時(shí)間為t2，水平射程為x2，著地速度大小為v2.則下列結(jié)論不正確的是()
A．x1x2B．t1t2
C．v1v2D．v1和v2相等
答案C
二、計(jì)算論述題
8.
圖11
豎直的平行金屬板A、B相距d，板長(zhǎng)為l，板間電壓為U.垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在兩板之間，如圖11所示．一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的油滴從上方下落并從兩板中央P點(diǎn)進(jìn)入板內(nèi)空間．已知?jiǎng)傔M(jìn)入時(shí)靜電力恰等于磁場(chǎng)力，最后油滴從一板的下端點(diǎn)離開(kāi)，求油滴離開(kāi)場(chǎng)區(qū)時(shí)速度的大?。?br> 答案2gl＋U2B2d2＋qUm
解析帶電體在場(chǎng)區(qū)的運(yùn)動(dòng)軌跡和受力情況如右圖所示．
洛倫茲力F是變力，由W=ΔEk，得，由題給條件，剛?cè)雸?chǎng)區(qū)時(shí)，E=，解得u=2gl＋U2B2d2＋qUm
9．如圖12所示，
圖12
在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一與磁感線(xiàn)垂直且水平放置的長(zhǎng)為L(zhǎng)的擺線(xiàn)，拉一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的擺球．試求擺球向左通過(guò)最低位置時(shí)繩上的拉力F.
答案3mg＋qB2gL
解析由題意得
F－F洛－mg＝mv2L①
mgL＝12mv2②
F洛＝qvB③
由①②③聯(lián)立得F＝3mg＋Bq2gL
10．如圖13所示，
圖13
a、b是兩個(gè)電荷量相等的異種點(diǎn)電荷，其中a帶正電，b帶負(fù)電，其連線(xiàn)的中心為O，MN是中垂線(xiàn)，兩電荷的連線(xiàn)與中垂線(xiàn)處于同一平面，均在紙面內(nèi)，加一磁場(chǎng)后，一正電荷P能以速度v0沿中垂線(xiàn)MN運(yùn)動(dòng)，試確定所加磁場(chǎng)的方向及磁場(chǎng)的分布特點(diǎn)．(不計(jì)重力)
答案見(jiàn)解析
解析正電荷P能沿直線(xiàn)MN運(yùn)動(dòng)，電荷P所受的靜電力與洛倫茲力平衡，即合力為零，由靜電力的方向及分布特點(diǎn)確定洛倫茲力的方向及磁場(chǎng)的方向和分布特點(diǎn)．
由點(diǎn)電荷電場(chǎng)的分布特點(diǎn)，兩電荷在中垂線(xiàn)MN處的電場(chǎng)方向與MN直線(xiàn)垂直，方向向下，其場(chǎng)強(qiáng)E為O點(diǎn)最強(qiáng)，向左、向右對(duì)稱(chēng)并隨距離增加場(chǎng)強(qiáng)減弱．故電荷在MN直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的靜電力方向與MN垂直并向下，大小變化是在O點(diǎn)時(shí)最大，向左、向右對(duì)稱(chēng)并隨距離增大靜電力減小．
由于靜電力向下，故洛倫茲力向上并與靜電力平衡，所以磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)E的分布有相同的規(guī)律．即O點(diǎn)最強(qiáng)，向左、向右對(duì)稱(chēng)分布，并隨距離增加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小．
第6節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
要點(diǎn)一帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡
1．圓心的確定
帶電粒子進(jìn)入一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)后的軌跡是一段圓弧，如何確定圓心是解決問(wèn)題的前提，也是解題的關(guān)鍵．
首先，應(yīng)有一個(gè)最基本的思路：即圓心一定在與速度方向垂直的直線(xiàn)上．
在實(shí)際問(wèn)題中圓心位置的確定極為重要，通常有兩種方法：
(1)已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線(xiàn)，兩條直線(xiàn)的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心(如圖3－6－2所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．
圖3－6－2
圖3－6－3

(2)已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線(xiàn)，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線(xiàn)，這兩條垂線(xiàn)的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖3－6－3所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．
2．半徑的確定和計(jì)算(如圖3－6－4所示)
圖3－6－4
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(gè)重要的幾何特點(diǎn)：
(1)粒子速度的偏向角(φ)等于回旋角(α)，并等于AB弦與切線(xiàn)的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖3－6－4)，即φ＝α＝2θ＝ωt.
(2)相對(duì)的弦切角(θ)相等，與相鄰的弦切角(θ′)互補(bǔ)，即θ＋θ′＝180°.
3．運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T(mén)，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所
對(duì)應(yīng)的圓心角為α?xí)r，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示：t＝α360°T或(t＝α2πT)．
要點(diǎn)二回旋加速器的工作原理
回旋加速器的工作原理如圖3－6－5所示．放在A0處的粒子源發(fā)出一個(gè)帶正電的粒子，它以某一速率v0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著半圓A0A1到達(dá)A1時(shí)，我們?cè)贏1A1′處設(shè)置一個(gè)向上的電場(chǎng)，使這個(gè)帶電粒子在A1A1′處受到一次電場(chǎng)的加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以速率v1在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．我們知道，粒子的軌跡半徑跟它的速率成正比，因而粒子將沿著增大了的圓周運(yùn)動(dòng)．又經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著半圓弧A1′A2′到達(dá)A2′時(shí)，我們?cè)贏2′A2處設(shè)置一個(gè)向下的電場(chǎng)，使粒子又一次受到電場(chǎng)的加速，速率增加到v2.如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到A1A1′、A3A3′等處時(shí)都使它受到一個(gè)向上電場(chǎng)的加速，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到A2′A2、A4′A4等處時(shí)都使它受到一個(gè)向下電場(chǎng)的加速，那么，粒子將沿著圖示的螺線(xiàn)回旋下去，速率將一步一步地增大．
圖3－6－5

電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的區(qū)別有哪些？
所謂“電偏轉(zhuǎn)”與“磁偏轉(zhuǎn)”是分別利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷施加作用，從而控制其運(yùn)動(dòng)方向，但電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用特點(diǎn)不同，因此這兩種偏轉(zhuǎn)有明顯的差別.
磁偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)
受力特征及運(yùn)動(dòng)規(guī)律若v⊥B，則洛倫茲力F洛＝qvB，使粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，v的方向變化，又導(dǎo)致F洛的方向變化，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可由r＝mvqB和T＝2πmqB進(jìn)行描述.
F電為恒力，粒子做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)——類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可由vx＝v0，x＝v0t，vy＝qEmt，y＝12qEmt2進(jìn)行描述．

偏轉(zhuǎn)情況粒子的運(yùn)動(dòng)方向能夠偏轉(zhuǎn)的角度不受限制，θB＝ωt＝vrt＝qBmt，且相等時(shí)間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度相等.粒子運(yùn)動(dòng)方向所能偏轉(zhuǎn)的角度θEπ2，且相等時(shí)間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度不同．

動(dòng)能的變化由于F洛始終不做功，所以其動(dòng)能保持不變.由于F電與粒子速度的夾角越來(lái)越小，所以其動(dòng)能不斷增大，并且增大得越來(lái)越快.
一、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
【例1】月球“勘探者號(hào)”空間探測(cè)器，
圖3－6－6
運(yùn)用最新科技手段對(duì)月球進(jìn)行近距離勘探，在月球重力分布、磁場(chǎng)分布及元素測(cè)定方面取得最新成果．月球上的磁場(chǎng)極其微弱，探測(cè)器通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)電子在月球磁場(chǎng)中軌跡來(lái)推算磁場(chǎng)強(qiáng)弱的分布，如圖3－6－6是探測(cè)器通過(guò)月球a、b、c、d位置(a軌跡恰為一個(gè)半圓)．設(shè)電子速率相同，且與磁場(chǎng)方向垂直．據(jù)此可判斷磁場(chǎng)最弱的是哪個(gè)位置．已知圖中照片是邊長(zhǎng)為20cm的正方形，電子比荷為1.8×1011C/kg，速率為90m/s，則a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？
答案d5.0×10－9T
解析由于電子速率相同，其軌道半徑r＝mv/Bq，與B的強(qiáng)弱有關(guān)系．又因?yàn)閞d＞rc＞rb＞ra，所以d點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最小(磁場(chǎng)最弱)．對(duì)a的圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，必須滿(mǎn)足條件：Bqv＝mv2/r從而求得B＝mv/qr＝5.0×10－9T
二、回旋加速器
【例2】回旋加速器中，隨著粒子的運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快，也許粒子走過(guò)半圓的時(shí)間間隔越來(lái)越短，這樣兩盒間電勢(shì)差的正負(fù)變換就要越來(lái)越快，從而造成技術(shù)上的一個(gè)難題．實(shí)際情況是這樣嗎？
答案見(jiàn)解析
解析不是這樣．回旋加速器中，兩D形盒盒縫寬度遠(yuǎn)小于盒半徑，粒子通過(guò)盒縫的時(shí)間就可以忽略，這樣粒子走過(guò)半圓的時(shí)間間隔為粒子運(yùn)動(dòng)周期的一半，即Δt＝T2＝122πmqB＝πmqB，與粒子運(yùn)動(dòng)的速率無(wú)關(guān)，因此，只要使所加交變電場(chǎng)的周期與帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同(T＝2πmqB)，就可以保證粒子每經(jīng)過(guò)盒縫時(shí)都正好趕上合適的電場(chǎng)方向而被加速.

1.運(yùn)動(dòng)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后(無(wú)其他作用)可能做()
A．勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
C．勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D．平拋運(yùn)動(dòng)
答案AB
2．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果又順利垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來(lái)磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則()
A．粒子的速率加倍，周期減半
B．粒子速率不變，軌道半徑減半
C．粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的1/4
D．粒子速率不變，周期減半
答案BD
3．試根據(jù)回旋加速器構(gòu)造及工作原理回答下列問(wèn)題．
(1)D形金屬扁盒的作用是什么？
(2)在加速區(qū)有沒(méi)有磁場(chǎng)？若有，對(duì)帶電粒子的加速有沒(méi)有影響？
答案(1)D形金屬扁盒的主要作用是起到靜電平衡作用，使得盒內(nèi)空間的電場(chǎng)極弱，這樣就可以使運(yùn)動(dòng)的粒子只受洛倫茲力的作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．
(2)在加速區(qū)域也存在磁場(chǎng)，但由于加速區(qū)域內(nèi)距離很小，磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速過(guò)程的影響也很小，所以，可以忽略磁場(chǎng)的影響．
4．質(zhì)譜儀是用來(lái)測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的裝置，
圖3－6－7
如圖3－6－7所示，電容器兩極板相距為d，兩板間的電壓為U，極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，一束電荷量相同的帶正電的粒子沿電容器的中線(xiàn)平行于極板射入電容器，沿直線(xiàn)穿過(guò)電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點(diǎn)，設(shè)a、b兩點(diǎn)之間的距離為x，粒子所帶電荷量為q，如不計(jì)重力．求：
(1)粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2時(shí)的速度v為多少？
(2)打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差Δm為多少？
答案(1)UdB1(2)qB1B2dx2U
解析(1)粒子在電容器中做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故qUd＝qvB1，得v＝UdB1.
(2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則打在a處的粒子的軌道半徑R1＝m1vqB2，打在b處的粒子的軌道半徑R2＝m2vqB2，又x＝2R1－2R2，解得Δm＝m1－m2＝qB1B2dx2U.

題型一帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
如圖1所示為一種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．在以O(shè)為圓心，OH為對(duì)稱(chēng)軸，夾角為2α的扇形區(qū)域內(nèi)分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．對(duì)稱(chēng)于OH軸的C和D分別是離子發(fā)射點(diǎn)和收集點(diǎn)．CM垂直磁場(chǎng)左邊界于M，且OM＝d.現(xiàn)有一正離子束以小發(fā)散角(紙面內(nèi))從C射出，這些離子在CM方向上的分速度均為v0.若該離子束中比荷為qm的離子都能匯聚到D，試求：
圖1
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向(提示：可考慮沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子為研究對(duì)象)．
(2)離子沿與CM成θ角的直線(xiàn)CN進(jìn)入磁場(chǎng)，其軌道半徑和在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．
思維步步高如何判斷帶電粒子的受力方向？帶電粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑和d的關(guān)系是什么？離子沿與CM成θ角的直線(xiàn)CN進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角是多少？如何把這個(gè)圓心角和周期聯(lián)系起來(lái)？
解析(1)設(shè)沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R.由qv0B＝mv20R，R＝d，得B＝mv0qd，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外．
(2)設(shè)沿CN運(yùn)動(dòng)的離子速度大小為v，在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R′，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t.如圖分析有：
得，
方法一：設(shè)弧長(zhǎng)為s
，s=2(θ+α)×R′
方法二：離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=
答案(1)mv0qd垂直紙面向外(2)
粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的常見(jiàn)問(wèn)題：①粒子圓心的確定，根據(jù)半徑一定過(guò)圓心，并且半徑和運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以入射速度和出射速度的垂線(xiàn)或者入射點(diǎn)和出射點(diǎn)連線(xiàn)的中垂線(xiàn)即為半徑．②粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于在磁場(chǎng)中的圓心角和圓周角的比值和周期的乘積.
題型二帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
兩塊足夠大的平行金屬極板水平放置，極板間加有空間分布均勻、大小隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，變化規(guī)律分別如圖2甲、乙所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向)．在t＝0時(shí)刻由負(fù)極板釋放一個(gè)初速度為零的帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力)．若電場(chǎng)強(qiáng)度E0、磁感應(yīng)強(qiáng)度B0、粒子的比荷qm均已知，且t0＝2πmqB0，兩板間距h＝10π2mE0qB20.
圖2
(1)求粒子在0～t0時(shí)間內(nèi)的位移大小與極板間距h的比值．
(2)求粒子在極板間做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑(用h表示)．
思維步步高電場(chǎng)和磁場(chǎng)分時(shí)間段存在，則在電場(chǎng)存在的時(shí)間內(nèi)粒子做什么運(yùn)動(dòng)？在磁場(chǎng)存在時(shí)粒子做什么運(yùn)動(dòng)？在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的第一段時(shí)間內(nèi)的末速度是多少？當(dāng)磁場(chǎng)單獨(dú)存在時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和周期有什么關(guān)系？在第二段電場(chǎng)存在的時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的位移是多少？是否需要考慮板的寬度？粒子能否始終加速下去？
解析(1)設(shè)粒子在0～t0時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大小為x1
x1＝12at20①
a＝qE0m②
又已知t0＝2πmqB0，h＝10π2mE0qB20
聯(lián)立①②式解得
x1h＝15③
(2)粒子在t0～2t0時(shí)間內(nèi)只受洛倫茲力作用，且速度與磁場(chǎng)方向垂直，所以粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．設(shè)運(yùn)動(dòng)速度大小為v1，軌道半徑為R1，周期為T(mén)，則
v1＝at0④
qv1B0＝mv21R1⑤
聯(lián)立④⑤式得
R1＝h5π⑥
又T＝2πmqB0⑦
即粒子在t0～2t0時(shí)間內(nèi)恰好完成一個(gè)周期的圓周運(yùn)動(dòng)．在2t0～3t0時(shí)間內(nèi)，粒子做初速度為v1的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，設(shè)位移大小為x2
x2＝v1t0＋12at20⑧
解得x2＝35h⑨
由于x1＋x2h，所以粒子在3t0～4t0時(shí)間內(nèi)繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度大小為v2，半徑為R2
v2＝v1＋at0⑩
qv2B0＝mv22R2
解得R2＝2h5π
由于，粒子恰好又完成一個(gè)周期的圓周運(yùn)動(dòng)．在4～5時(shí)間內(nèi)，粒子運(yùn)動(dòng)到正極板(如右圖所示)．因此粒子運(yùn)動(dòng)的最大半徑
答案(1)(2)
復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題是高考的重點(diǎn)內(nèi)容之一，具有難度大、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)．解決問(wèn)題的方法是認(rèn)真對(duì)粒子的受力情況和初狀態(tài)進(jìn)行分析，確定其運(yùn)動(dòng)的軌跡．如果是電場(chǎng)和磁場(chǎng)分時(shí)間段存在和分區(qū)域存在的問(wèn)題，應(yīng)該注意時(shí)間的連接處或場(chǎng)區(qū)的連接處粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變情況.
一、選擇題
1.
圖3
一電子與質(zhì)子速度相同，都從O點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，則圖3中畫(huà)出的四段圓弧，哪兩個(gè)是電子和質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的可能軌跡()
A．a(chǎn)是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，d是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡
B．b是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，c是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡
C．c是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，b是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡
D．d是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，a是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡
答案C
2.
圖4
一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面，在xOy平面上，磁場(chǎng)分布在以O(shè)為圓心的一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)．一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子，由原點(diǎn)O開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，初速度為v，方向沿x軸正方向．后來(lái)，粒子經(jīng)過(guò)y軸上的P點(diǎn)，如圖4所示．不計(jì)重力的影響，粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度方向可能是圖中箭頭表示的()
A．只有箭頭a、b是可能的
B．只有箭頭b、c是可能的
C．只有箭頭c是可能的
D．箭頭a、b、c、d都是可能的
答案C
3．如圖5所示，
圖5
在xOy平面內(nèi)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向沿x軸正向，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于xOy平面向里．一電子在xOy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向保持不變．則電子的運(yùn)動(dòng)方向沿()
A．x軸正向
B．x軸負(fù)向
C．y軸正向
D．y軸負(fù)向
答案C
解析電子受靜電力方向一定水平向左，所以需要受向右磁場(chǎng)力才能勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)左手定則進(jìn)行判斷可得電子應(yīng)沿y軸正向運(yùn)動(dòng)．
4．如圖6所示，
圖6
某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶電微粒從a點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)并剛好能沿ab直線(xiàn)向上運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()
A．微粒一定帶負(fù)電
B．微粒的動(dòng)能一定減小
C．微粒的電勢(shì)能一定增加
D．微粒的機(jī)械能一定增加
答案AD
解析微粒進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后沿直線(xiàn)ab運(yùn)動(dòng)，則微粒受到的合力或者為零，或者合力方向在ab直線(xiàn)上(垂直于運(yùn)動(dòng)方向的合力仍為零)．若微粒所受合力不為零，則必然做變速運(yùn)動(dòng)，由于速度的變化會(huì)導(dǎo)致洛倫茲力變化，則微粒在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的合力不再為零，微粒就不能沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，因此微粒所受合力只能為零而做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；若微粒帶正電，則受力分析如下圖甲所示，合力不可能為零，故微粒一定帶負(fù)電，受力分析如圖乙所示，故A正確，B錯(cuò)；靜電力做正功，微粒電勢(shì)能減小，機(jī)械能增大，故C錯(cuò)，D正確．

5.
圖7
回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖7所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說(shuō)法中正確的是()
A．增大勻強(qiáng)電場(chǎng)的加速電壓
B．增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度
C．減小狹縫間的距離
D．增大D形金屬盒的半徑
答案BD
解析經(jīng)回旋加速器加速后粒子獲得的動(dòng)能E＝q2B2R22m，可以看出要增大粒子射出時(shí)的動(dòng)能就要增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，增大D形金屬盒的半徑，故B、D正確；增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓，減小狹縫間的距離都不會(huì)改變粒子飛出時(shí)的動(dòng)能，只是改變了每次加速的動(dòng)能變化量，故A、C錯(cuò)誤．
6．如圖8是某離子速度選擇器的原理示意圖，
圖8
在一半徑R＝10cm的圓柱形筒內(nèi)有B＝1×10－4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向平行于軸線(xiàn)．在圓柱形筒上某一直徑兩端開(kāi)有小孔a、b分別作為入射孔和出射孔．現(xiàn)有一束比荷為qm＝2×1011C/kg的正離子，以不同角度α入射，最后有不同速度的離子束射出．其中入射角α＝30°，且不經(jīng)碰撞而直接從出射孔射出的離子的速度v大小是()
A．4×105m/sB．2×105m/s
C．4×106m/sD．2×106m/s
答案C
7．如圖9所示
圖9
是粒子速度選擇器的原理示意圖，如果粒子所具有的速率v＝EB，那么()
A．帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線(xiàn)通過(guò)
B．帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線(xiàn)通過(guò)
C．不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線(xiàn)通過(guò)
D．不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線(xiàn)通過(guò)
答案AC
二、計(jì)算論述題
8．如圖10所示，
圖10
一束電子流以速度v通過(guò)一處于矩形空間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，速度方向與磁感線(xiàn)垂直．且平行于矩形空間的其中一邊，矩形空間邊長(zhǎng)為3a和a，電子剛好從矩形的相對(duì)的兩個(gè)頂點(diǎn)間通過(guò)，求電子在磁場(chǎng)中的飛行時(shí)間．
答案2a3v
解析根據(jù)題意可知圓心應(yīng)在AB延長(zhǎng)線(xiàn)上，設(shè)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，則有
r2＝(r－a)2＋(3a)2，得r＝2a
在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)圓心角為60°，所以
t＝T6＝2π2av6＝2a3v.
9．質(zhì)譜儀原理如圖11所示，a為粒子加速器，電壓為U1，b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d，c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.今有一質(zhì)量為m，電荷量為＋e的粒子(不計(jì)重力)經(jīng)加速后，該粒子恰能通過(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．求：
圖11
(1)粒子的速度v.
(2)速度選擇器的電壓U2.
(3)粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R.
答案(1)2eU1m(2)B1d2eU1m(3)1B22mU1e
解析根據(jù)動(dòng)能定理可求出速度v，據(jù)靜電力和洛倫茲力相等可得到U2，再據(jù)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可求得半徑．
(1)在a中，粒子被加速電場(chǎng)U1加速，由動(dòng)能定理有
eU1＝12mv2
得v＝2eU1m
(2)在b中，粒子受的靜電力和洛倫茲力大小相等，即
eU2d＝evB1
代入v值得U2＝B1d2eU1m
(3)在c中，粒子受洛倫茲力作用而做圓周運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑R＝mvB2e，代入v值得R＝1B22U1me
10．如圖12所示，AB間存在方向與豎直成45°角斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1，BC間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2，AB間距為0.2m，BC間距為0.1m，C為熒光屏．質(zhì)量m＝1.0×10－3kg，電荷量q＝＋1.0×10－2C的帶電粒子由a點(diǎn)靜止釋放，恰好沿水平方向經(jīng)過(guò)b點(diǎn)到達(dá)熒光屏的O點(diǎn)．若在BC間再加方向垂直紙面向外、大小B＝1.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子經(jīng)b點(diǎn)偏轉(zhuǎn)到達(dá)熒光屏的O′點(diǎn)(未畫(huà)出)．取g＝10m/s2，求：
(1)E1的大?。?br> (2)加上磁場(chǎng)后，粒子由b點(diǎn)到O′點(diǎn)電勢(shì)能的變化量．
圖12
答案(1)1.4V/m(2)2.7×10－4J
解析
(1)粒子在AB間做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，受力如右圖所示，
qcos45°=mg
V/m=1.4V/m
(2)由動(dòng)能定理得：
=2m/s
加磁場(chǎng)前粒子在BC間作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
則有q=mg
加磁場(chǎng)后粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖．
由洛倫茲力提供向心力得
，R==0.2m
設(shè)偏轉(zhuǎn)距離為y，由幾何關(guān)系得：
y=2.7×m
W=-qy=-mgy=-2.7×J
即電勢(shì)能變化了2.7×J

延伸閱讀

《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》說(shuō)課稿

一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé)，教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ)，幫助教師能夠更輕松的上課教學(xué)。那么一篇好的教案要怎么才能寫(xiě)好呢？小編經(jīng)過(guò)搜集和處理，為您提供《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》說(shuō)課稿，歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》說(shuō)課稿

各位評(píng)委、各位老師：

大家好！

我叫XXX，來(lái)自XX市XX中學(xué)。

一、教材分析

我說(shuō)課的題目是“磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力”選自2007年人教版物理選修3-1第三章“磁場(chǎng)”第五節(jié)的內(nèi)容，是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一；本章講述磁場(chǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)，它是高中物理電磁學(xué)基礎(chǔ)，本節(jié)的主要內(nèi)容是什么是洛侖茲力、洛倫茲力的方向判定和大小的計(jì)算。它是在安培力基礎(chǔ)上，進(jìn)一步形成新的知識(shí)點(diǎn)，又是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的知識(shí)準(zhǔn)備，而通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，在掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上，還可以提高學(xué)生的分析、推理和推導(dǎo)能力，發(fā)展他們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。安培力的學(xué)習(xí)，是本課新知識(shí)學(xué)習(xí)的必備基礎(chǔ)。學(xué)生經(jīng)過(guò)前面學(xué)習(xí)發(fā)展的空間想象能力是學(xué)習(xí)洛侖茲力方向的能力基礎(chǔ)。而本節(jié)還要應(yīng)用電學(xué)中學(xué)過(guò)的電流強(qiáng)度的微觀(guān)表達(dá)式，及電場(chǎng)力的知識(shí)；另外還要應(yīng)用高一平衡狀態(tài)知識(shí)。對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力要求很高。此外演示實(shí)驗(yàn)直接使學(xué)生參與到探究知識(shí)的過(guò)程，體驗(yàn)學(xué)習(xí)物理的樂(lè)趣。

二、教學(xué)目標(biāo)

為了提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，從三維目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生，根據(jù)新課改精神，結(jié)合新課標(biāo)提出以下教學(xué)目標(biāo)：

1．知識(shí)與技能

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）知道洛倫茲力大小的推理過(guò)程。

4）掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)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。

2．過(guò)程與方法

1）通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察能力。

2）通過(guò)洛倫茲力大小的推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。

3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)

讓學(xué)生認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法：“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”

三、重點(diǎn)難點(diǎn)

1、教學(xué)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(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。

2、教學(xué)難點(diǎn)

1）利用F安＝BIL和I＝nqvS推導(dǎo)出洛侖茲力的公式F洛＝qvB。

2）洛倫茲力方向的判斷。

四、教學(xué)方法

物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，重在啟發(fā)思維，教學(xué)方法讓學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生感受到磁場(chǎng)可以使運(yùn)動(dòng)的電荷發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象分析原因，使學(xué)生體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)知識(shí)的樂(lè)趣，使學(xué)生全面了解教材。因此，這節(jié)課可采用綜合運(yùn)用直觀(guān)演示、講授、討論等手段多種教學(xué)方法。在教學(xué)中，加強(qiáng)師生間的雙向互動(dòng)環(huán)節(jié)，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生積極思維。

五、學(xué)習(xí)方法

學(xué)生是課堂的主體，現(xiàn)代教育更重視在教學(xué)中對(duì)學(xué)生的學(xué)法指導(dǎo)，本節(jié)課教學(xué)過(guò)程中要注意以安培力的知識(shí)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的安培力可能是作用在大量運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀(guān)表現(xiàn)，也就是說(shuō)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷可能有力的作用理解。在實(shí)驗(yàn)中找出磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力的規(guī)律。巧用提問(wèn)，評(píng)價(jià)激活學(xué)生的積極性調(diào)動(dòng)起課堂活躍氣氛，讓學(xué)生在輕松，自主，討論的學(xué)習(xí)環(huán)境下完成學(xué)習(xí)任務(wù)。最后讓學(xué)生自由發(fā)言，舉出生活中一些有關(guān)洛侖茲力應(yīng)用的例子，做到，在從實(shí)踐到理論，從理論到實(shí)踐。

六、教學(xué)程序

從以上分析，教學(xué)中以了解、學(xué)習(xí)研究物理問(wèn)題的方法為基礎(chǔ)，掌握知識(shí)為中心，培養(yǎng)能力為方向，緊抓重點(diǎn)突破難點(diǎn)，設(shè)計(jì)教學(xué)程序如下：

1、新課導(dǎo)入（這部分教學(xué)大約需要3、4分鐘）

（復(fù)習(xí)提問(wèn)）前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，下面提出問(wèn)題：

（1）判定安培力的方向和計(jì)算安培力的大小？學(xué)生自由回答

（2）電流是如何形成的？學(xué)生自由回答，

（3）磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的，大家會(huì)想到什么？啟發(fā)學(xué)生體驗(yàn)思考，讓學(xué)生的思維進(jìn)入新課的軌道。

2、新課教學(xué)（這部分教學(xué)大約需30分鐘）
由此我們就會(huì)想到：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的安培力可能是作用在大量運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀(guān)表現(xiàn)，也就是說(shuō)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷可能有力的作用。

從演示實(shí)驗(yàn)中可以觀(guān)察到：陰極射線(xiàn)（電子流）在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即實(shí)驗(yàn)證明了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，這一力稱(chēng)為洛侖茲力．

（一）洛侖茲力的方向

根據(jù)左手定則確定安培力方向的辦法，遷移到用左手定則判定洛侖茲力的方向，特別要注意四指應(yīng)指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向；若為負(fù)電荷，則四指指向運(yùn)動(dòng)的反方向，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，洛侖茲力方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直．

（二）洛侖茲力的大小

根據(jù)通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小F＝BIL，結(jié)合導(dǎo)體中電流的微觀(guān)表達(dá)式I＝nqvs，讓學(xué)生推導(dǎo)出：當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)的方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受洛侖茲力大小F＝qvB，如果粒子運(yùn)動(dòng)方向不與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，即當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時(shí)，設(shè)夾角為θ，同學(xué)們可根據(jù)今天所學(xué)內(nèi)容推導(dǎo)出它受的洛侖茲力大小和方向嗎？同學(xué)們分組展開(kāi)討論，最后得出結(jié)論F＝qvBsinθ。當(dāng)帶電粒子平行磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛侖茲力．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的洛侖茲力的大小和方向都與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．

運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．請(qǐng)同學(xué)們思考，洛侖茲力會(huì)改變帶電粒子速度大小嗎？洛侖茲力對(duì)帶電粒子是否做功？教師引導(dǎo)學(xué)生分析得：洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此，洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對(duì)電荷不做功。

（二）電視顯像管的工作原理

引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，通過(guò)與學(xué)生互動(dòng)交流的方式得出電視顯像管的工作原理

3、鞏固與練習(xí)

為使學(xué)生所學(xué)知識(shí)具有穩(wěn)定性，并使知識(shí)順利遷移，在本節(jié)課上安排5～8分鐘的時(shí)間進(jìn)行鞏固和練習(xí)，具體做法是：先留2分鐘時(shí)間讓學(xué)生回顧一下課本和黑板上的知識(shí)內(nèi)容，接著做幾個(gè)練習(xí)，然后評(píng)講。

4、課堂小結(jié)

對(duì)本節(jié)課所學(xué)的主要知識(shí)做一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的印象

5、布置作業(yè)

完成P98“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2、5題。書(shū)面完成第3、4題。

在以上設(shè)計(jì)中，我力求“以學(xué)生發(fā)展為本”的教學(xué)理念，積極倡導(dǎo)“自主探究”的學(xué)習(xí)方式，落實(shí)以學(xué)生為主體地位，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。當(dāng)然實(shí)際教學(xué)中，還要根據(jù)學(xué)生的需要和課堂上的實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)活動(dòng)，不斷反思和總結(jié)。在此，還請(qǐng)各位領(lǐng)導(dǎo)、同行提出寶貴意見(jiàn)，謝謝大家。

祝大家身體健康，工作順利！

3.5《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》學(xué)案

經(jīng)驗(yàn)告訴我們，成功是留給有準(zhǔn)備的人。高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓上課時(shí)的教學(xué)氛圍非?；钴S，減輕高中教師們?cè)诮虒W(xué)時(shí)的教學(xué)壓力。您知道高中教案應(yīng)該要怎么下筆嗎？以下是小編為大家收集的“3.5《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》學(xué)案”歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

3．5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用
課前預(yù)習(xí)學(xué)案

一、預(yù)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。
3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。
4、了解電視機(jī)顯像管的工作原理。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1．運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)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(xiàn)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(chǎng)是由兩對(duì)線(xiàn)圈產(chǎn)生的,叫做偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈。為了與顯像管的管頸貼在一起,偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈做成。
三、提出疑惑
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、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。
2、掌握洛倫茲力大小的推理過(guò)程。
3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。
二、學(xué)習(xí)過(guò)程
例1．試判斷圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)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(lái)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?chē)目臻g時(shí)，將（）
A．豎直向下沿直線(xiàn)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(chǎng)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(guò)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(chǎng)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(wú)壓力，應(yīng)該（）
A．使B的數(shù)值增大
B．使磁場(chǎng)以速率v＝mgqB，向上移動(dòng)
C．使磁場(chǎng)以速率v＝mgqB，向右移動(dòng)
D．使磁場(chǎng)以速率v＝mgqB，向左移動(dòng)
三、反思總結(jié)

四、當(dāng)堂檢測(cè)
1.一個(gè)電子穿過(guò)某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則（）
A．此空間一定不存在磁場(chǎng)
B．此空間可能有方向與電子速度平行的磁場(chǎng)
C．此空間可能有磁場(chǎng)，方向與電子速度垂直
D．以上說(shuō)法都不對(duì)
2.一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)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(niǎo)．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(chǎng)中，則（）
A．磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不做功
B．磁場(chǎng)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
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(chǎng)，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(guò)磁場(chǎng)時(shí)不偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力），則在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)的場(chǎng)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

課后練習(xí)與提高
1．有關(guān)電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的說(shuō)法中，正確的是（）
A．電荷在磁場(chǎng)中一定受磁場(chǎng)力的作用
B．電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力的作用
C．電荷受電場(chǎng)力的方向與該處的電場(chǎng)方向一致
D．電荷若受磁場(chǎng)力，則受力方向與該處的磁場(chǎng)方向垂直
2．如果運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)除磁場(chǎng)力作用外不受其他任何力作用，則它在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可能是（）
A．勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
C．變加速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D．勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
3．電子束以一定的初速度沿軸線(xiàn)進(jìn)入螺線(xiàn)管內(nèi)，螺線(xiàn)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(xiàn)管中做（）
A．勻速直線(xiàn)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(lái)回振動(dòng)
4．帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),下面說(shuō)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(chǎng)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)
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(xiàn),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(méi)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(xiàn)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(chǎng)(偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)),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(lài)于磁場(chǎng)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(xiàn)(電子束的水平掃描運(yùn)動(dòng))，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律是圖中()
6．如圖所示，帶電小球在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿光滑絕緣的圓弧形軌道的內(nèi)側(cè)來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它向左或向右運(yùn)動(dòng)通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)（）
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(xiàn)方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，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．2：1B．1：1C．1：2D．1：4

高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)

高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析
本節(jié)內(nèi)容是在上一節(jié)安培力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步形成的新的知識(shí)點(diǎn)。重在讓學(xué)生理解什么是洛倫茲力、并掌握洛倫茲力的方向判斷和大小的計(jì)算。它也是后續(xù)學(xué)習(xí)《帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)》的知識(shí)基礎(chǔ)。
本課教材在提出洛倫茲力的概念后，重在引導(dǎo)學(xué)生由安培力的方向和大小得出洛倫茲力的方向和大小，這種通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論探究洛倫茲力的方向，再由安培力表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式的過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機(jī)會(huì)，一定要讓學(xué)生都參與進(jìn)來(lái)。
二、學(xué)情分析
知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力》一節(jié)，知道如何判斷安培力的方向以及如何計(jì)算安培力的大小。但對(duì)于安培力產(chǎn)生的原因，卻還不甚清楚。
技能基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)具備一定的邏輯推理分析能力，因此本節(jié)課可以引導(dǎo)學(xué)生思考安培力的產(chǎn)生原因，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引入探究式學(xué)習(xí)。
三、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1、知道什么是洛倫茲力.利用左手定則判斷洛倫茲力的方向.
2、知道洛倫茲力大小的推理過(guò)程.
3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.
4、了解v和B垂直時(shí)的洛倫茲力大小及方向判斷.理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功.
5、了解電視顯像管的工作原理
（二）過(guò)程與方法
通過(guò)觀(guān)察，形成洛倫茲力的概念，同時(shí)明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀(guān)與宏觀(guān))，借助洛倫茲力與安培力的關(guān)系，猜想并驗(yàn)證洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷；通過(guò)思考與討論，推導(dǎo)出洛倫茲力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛倫茲力的一個(gè)應(yīng)用——電視顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
進(jìn)一步學(xué)會(huì)觀(guān)察、分析、推理，培養(yǎng)科學(xué)思維和研究方法。認(rèn)真體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理—假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。
四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
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(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算.
這一節(jié)承上(安培力)啟下(帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng))，是本章的重點(diǎn)
難點(diǎn)：1.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功.
2.洛倫茲力方向的判斷.
五、教學(xué)資源
電子射線(xiàn)管、高壓電源、磁鐵、多媒體課件
六、教學(xué)設(shè)計(jì)思路
根據(jù)對(duì)本節(jié)教材內(nèi)容的分析，結(jié)合學(xué)情和相關(guān)教學(xué)資源，本節(jié)課以“情景問(wèn)題高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)猜想高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)理論推導(dǎo)高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用鞏固”的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。
課前通過(guò)觀(guān)看“極光美景”視頻，引出本節(jié)主題。然后借助“陰極射線(xiàn)管”演示實(shí)驗(yàn)指出磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。課中借助安培力的方向，讓學(xué)生通過(guò)猜想加驗(yàn)證的方式，學(xué)習(xí)并掌握洛倫茲力方向的判定方法，并進(jìn)一步得出安培力與洛倫茲力的內(nèi)在關(guān)系；借助安培力大小的計(jì)算公式，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)得出洛倫茲力大小的計(jì)算公式。最后通過(guò)練習(xí)加深對(duì)洛倫茲力的理解，并回答引入部分提出的問(wèn)題。
教學(xué)過(guò)程中，以演示實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，圍繞難點(diǎn)“洛倫茲力的方向”的理解，通過(guò)情景轉(zhuǎn)換，老師引領(lǐng)、學(xué)生動(dòng)手，同學(xué)互動(dòng)，師生互動(dòng)的方式，讓學(xué)生感受，體驗(yàn)知識(shí)的生成過(guò)程。
七、教學(xué)過(guò)程：
（一）引入
視頻欣賞：天文現(xiàn)象——極光
提問(wèn)：為什么極光只出現(xiàn)在南北兩極呢？
引導(dǎo)：解開(kāi)此謎題的鑰匙就是，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律。
［演示實(shí)驗(yàn)］觀(guān)察磁場(chǎng)陰極射線(xiàn)在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)
［教師］說(shuō)明電子射線(xiàn)管的原理：
說(shuō)明陰極射線(xiàn)是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場(chǎng)的作用下高速運(yùn)動(dòng)而形成的電子流，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡，磁鐵是用來(lái)在陰極射線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)的，還應(yīng)明確磁場(chǎng)的方向。
提示：
1、沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，接通高壓電源可以觀(guān)察到什么現(xiàn)象。
2、光束實(shí)質(zhì)上是什么？
3、若在電子束的路徑上加磁場(chǎng)，可以觀(guān)察到什么現(xiàn)象？
4、改變磁場(chǎng)的方向，通過(guò)觀(guān)查從而判斷運(yùn)動(dòng)的電子在各個(gè)方向磁場(chǎng)中的受力方向。
［實(shí)驗(yàn)結(jié)果］在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，蹄形磁鐵靠近電子射線(xiàn)管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。
［學(xué)生分析得出結(jié)論］磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用.------引出新課
（二）新課講解
1、物理學(xué)中把磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力稱(chēng)為洛倫茲力。（展示洛倫茲介紹資料）
2、提問(wèn)：如何探究洛侖茲力呢？
引導(dǎo)學(xué)生思考：
1）、電流怎么形成的？
2）、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用，兩者間有何關(guān)聯(lián)？
進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析：通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中為什么會(huì)受力？得出安培力與洛倫茲力的關(guān)系。
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)
【說(shuō)明】可以根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力而對(duì)未通電的導(dǎo)線(xiàn)沒(méi)有作用力，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的實(shí)質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用力的積累效果。即，安培力是洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)。
3、提問(wèn)：既然安培力是洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)，那么，你們覺(jué)得可以如何探究洛倫茲力呢？
回答：借助對(duì)安培力的認(rèn)識(shí)，探究洛倫茲力。
（1）提問(wèn)：具體怎么探究呢，比如方向？
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)回答：左手定則
學(xué)生說(shuō)明猜想理由：
1如圖，判定安培力方向.（上圖甲中安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛏?，乙圖安培力方向?yàn)榇怪彪娏鞣较蛳蛳拢?br> ②.電流方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系.（電流方向和正電荷運(yùn)動(dòng)方向相同，和負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反）
③.F安的方向和洛倫茲力方向關(guān)系.（F安的方向和正電荷所受的洛倫茲力的方向相同，和負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向相反.）
④.電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.（學(xué)生分析總結(jié)）
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想：（回顧陰極射線(xiàn)管實(shí)驗(yàn)）猜想正確！
洛倫茲力方向的判斷——左手定則
伸開(kāi)左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線(xiàn)垂直穿入手心，若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么拇指所受的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向；若四指指向是電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的正方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向.
【要使學(xué)生明確】：正電荷運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與左手四指指向一致，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向則應(yīng)與左手四指指向相反(先確定負(fù)電荷形成電流的方向，再用左手定則判定)。
［投影出示練習(xí)題］試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向，或帶電粒子的電性、或帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動(dòng)方向。
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)
［學(xué)生解答］
最后，通過(guò)“思考與討論”，說(shuō)明由洛倫茲力所引起的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子總是不做功的。
（2）、洛倫茲力的大小
現(xiàn)在我們來(lái)研究一下洛倫茲力的大小.通過(guò)下面的命題引導(dǎo)學(xué)生一一回答。
設(shè)有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線(xiàn)，橫截面積為S，導(dǎo)線(xiàn)高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，將這段導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，求：
（1）電流強(qiáng)度I。
（2）通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力。
（3）這段導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的自由電荷數(shù)。
（4）每個(gè)電荷所受的洛倫茲力。
得出洛倫茲力的計(jì)算公式：當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直時(shí)（高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)）：高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)
問(wèn)題:若帶電粒子不垂直射入磁場(chǎng),粒子受到的洛倫茲力又如何呢?
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析:可將磁場(chǎng)分解（類(lèi)比安培力公式得出方式）得出結(jié)論
當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成θ時(shí)（v∥B）F=qvBsinθ
上兩式各量的單位：F為牛（N），q為庫(kù)倫（C），v為米/秒（m/s）,B為特斯拉（T）
4、課堂練習(xí)
1、電子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,它受到的洛倫茲力是多大?（4.8×10-14N）
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)2、當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線(xiàn)管中軸線(xiàn)進(jìn)入該通電螺線(xiàn)管,若不計(jì)重力,則()
A．帶電粒子速度大小改變
B．帶電粒子速度方向改變
C．帶電粒子速度大小不變
D．帶電粒子速度方向不變
（答案：CD）
3、電荷量為＋q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()
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，則洛倫茲力的大小方向不變
C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)D．粒子的速度一定變化
（答案：B）
4、來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周?chē)目臻g時(shí)，將()
A．豎直向下沿直線(xiàn)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)
高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計(jì)（答案：B）通過(guò)本題進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生作圖分析：為什么極光只出現(xiàn)在地球的兩極？（與課前引入相呼應(yīng)）
5、.電視顯像管的工作原理
（1）原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理
（2）構(gòu)造：由電子槍?zhuān)帢O）、偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈、熒光屏等組成（介紹各部分的作用）
在條件允許的情況下，可以讓學(xué)生觀(guān)察顯像管的實(shí)物，認(rèn)清偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈的位置、形狀，然后運(yùn)用安培定則和左手定則說(shuō)明從電子槍射出的電子束是怎樣在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。
再通過(guò)“思考與討論”，讓學(xué)生弄清相關(guān)問(wèn)題。進(jìn)而介紹電視技術(shù)中的掃描現(xiàn)象。
最后讓學(xué)生回憶“示波管的原理”，通過(guò)對(duì)比看看二者的差異。
（三）對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡(jiǎn)要小結(jié)
（四）作業(yè)布置
（1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容
(2)完成“問(wèn)題與練習(xí)”
八、板書(shū)設(shè)計(jì)第5節(jié)《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》
一．洛倫茲力
1、洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
安培力是洛倫茲力的宏觀(guān)表現(xiàn)
2、洛倫茲力的方向：左手定則
F⊥vF⊥B
3、洛倫茲力大小：F洛=qVBsinθ
V⊥BF洛=qVB
V∥BF洛=0
4、特點(diǎn)：洛倫茲力只改變力的方向，不改變力的大小，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功
二．電視顯像管的工作原理
1.原理
2.構(gòu)造
九、教學(xué)反思
本節(jié)課利用極光這一神奇的自然現(xiàn)象，通過(guò)陰極射線(xiàn)在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)引入新課，新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象極大地吸引了學(xué)生的興趣，明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象使學(xué)生很容易總結(jié)出磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。通過(guò)電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流，推導(dǎo)出倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀(guān)與宏觀(guān))，由此可以借助安培力來(lái)探究洛倫茲力的大小和方向。最后了解洛倫茲力的一個(gè)應(yīng)用——電視顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)，這種與生活聯(lián)系緊密的物理知識(shí)，能激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的熱愛(ài)，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)物理知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象，體現(xiàn)從物理走向生活的教學(xué)理念。
通過(guò)課堂練習(xí)反饋，發(fā)現(xiàn)本課難點(diǎn)在于如何讓學(xué)生發(fā)揮空間想象能力，判斷洛倫茲力的方向。需要在課后加強(qiáng)練習(xí)。

磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時(shí)都會(huì)提前最好準(zhǔn)備，作為教師就要好好準(zhǔn)備好一份教案課件。教案可以讓講的知識(shí)能夠輕松被學(xué)生吸收，幫助教師有計(jì)劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。那么怎么才能寫(xiě)出優(yōu)秀的教案呢？小編特地為大家精心收集和整理了“磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力”，但愿對(duì)您的學(xué)習(xí)工作帶來(lái)幫助。

學(xué)習(xí)內(nèi)容3.4磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力
學(xué)習(xí)目標(biāo)1、會(huì)用左手定則來(lái)判斷安培力的方向，
2、通過(guò)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義得出安培力的計(jì)算公式，應(yīng)會(huì)用公式F=BIL解答有關(guān)問(wèn)題、
3、知道磁電式電流表的工作原理。
學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)用左手定則判定安培力方向；用安培力公式計(jì)算
學(xué)法指導(dǎo)自主、合作、探究
知識(shí)鏈接1．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式：?jiǎn)挝唬?br> 2．磁通量計(jì)算式：?jiǎn)挝唬?br> 3．磁通密度是指：計(jì)算式為。
學(xué)習(xí)過(guò)程用案人自我創(chuàng)新
【自主學(xué)習(xí)】
1、安培力的方向
（1）左手定則：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使四指指向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受。
（2）安培力的方向特點(diǎn)：盡管磁場(chǎng)與電流方向可以不垂直，但安培力肯總是直于電流方向、同時(shí)也垂直于磁場(chǎng)方向，即垂直于_____方向和_______方向所構(gòu)成的平面．
2、安培力的大?。?br> （1）當(dāng)長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)，垂直于磁場(chǎng)B放置，通過(guò)電流為I時(shí)，F(xiàn)=，此時(shí)電流受力最。
（2）當(dāng)磁場(chǎng)與電流平行時(shí)，安培力F=。
（3）當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與通電導(dǎo)線(xiàn)的方向成θ時(shí)，F(xiàn)=
說(shuō)明：以上是在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中安培力的計(jì)算公式，非勻強(qiáng)磁場(chǎng)可以看成是很多個(gè)大小、方向不同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的組合，通電導(dǎo)線(xiàn)在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力，是每一小段受到的安培力的合力．
3、磁電式電流表：
（1）用途：。[
（2）依據(jù)原理：。
（3）構(gòu)造：。
（4）優(yōu)缺點(diǎn)：
電流表的靈敏度很高，是指通過(guò)很小的電流時(shí)，指針就可以偏轉(zhuǎn)較大的角度。在使用電流表時(shí)，允許通過(guò)的電流一般都很小，使用時(shí)應(yīng)該特別注意。
【范例精析】
例1、試用電流的磁場(chǎng)及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力的原理，證明通有同向電流的導(dǎo)線(xiàn)相互吸引，通有異向電流的導(dǎo)線(xiàn)相互推斥力．
解析：

例2、如圖3-4-3所示，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒AB靜止在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，已知電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，導(dǎo)體棒的電阻為R，其余接觸電阻不計(jì)，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)體棒斜向上與水平面的夾角為θ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求軌道對(duì)導(dǎo)體棒的支持力和摩擦力．
解析：

拓展：本題是有關(guān)安培力的典型問(wèn)題，必須作好受力分析圖，原題給出的是立體圖是很難進(jìn)行受力分析，應(yīng)畫(huà)出投影圖，養(yǎng)成良好的受力習(xí)慣是能力培養(yǎng)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)．
達(dá)標(biāo)檢測(cè)1．關(guān)于安培力的說(shuō)法中正確的是（）
A.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中一定受安培力的作用
B.安培力的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，與電流成正比，而與其他量無(wú)關(guān)
C.安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)和通電導(dǎo)線(xiàn)所構(gòu)成的平面
D.安培力的方向不一定垂直于通電直導(dǎo)線(xiàn)
2．下圖所示的四種情況，通電導(dǎo)體均置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中通電導(dǎo)線(xiàn)不受安培力的是（）

3．如圖3-4-5所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒AC用軟線(xiàn)懸掛在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通入A→C方向的電流時(shí)，懸線(xiàn)張力不為零，欲使懸線(xiàn)張力為零，可以采用的辦法是（）
A、不改變電流和磁場(chǎng)方向，適當(dāng)增大電流
B、只改變電流方向，并適當(dāng)減小電流
C、不改變磁場(chǎng)和電流方向，適當(dāng)減小磁感強(qiáng)度
D、同時(shí)改變磁場(chǎng)方向，并適當(dāng)增大磁感強(qiáng)度
4．一根長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)載流金屬環(huán)中心且垂直與金屬環(huán)的平面，導(dǎo)線(xiàn)和環(huán)中的電流方向如圖3-4-6所示，那么金屬環(huán)受的力：（）
A.等于零B.沿著環(huán)半徑向外C.向左D.向右

5．如上左3圖所示，一位于xy平面內(nèi)的矩形通電線(xiàn)圈只能繞ox軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈的四個(gè)邊分別與x、y軸平行，線(xiàn)圈中電流方向如圖，當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場(chǎng)時(shí)，線(xiàn)圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)？（）
A.方向沿x軸的恒定磁場(chǎng)B.方向沿y軸的恒定磁場(chǎng)
C.方向沿z軸的恒定磁場(chǎng)D.方向沿z軸的變化磁場(chǎng)
6．如圖3-4-7所示的天平可用來(lái)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度B.天平的右臂下面掛有一個(gè)矩形線(xiàn)圈，寬為L(zhǎng)，共N匝，線(xiàn)圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面.當(dāng)線(xiàn)圈中通有電流I(方向如圖)時(shí)，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為m１、m２的砝碼，天平平衡.當(dāng)電流反向(大小不變)時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平重新平衡.由此可知（）
A、B方向垂直紙面向里，大小為(m１-m２)g/NIL
B、B的方向垂直紙面向里，大小為mg/2NIL
C、B的方向垂直紙面向外，大小為(m１-m２)g/NIL
D、B的方向垂直紙面向外，大小為mg/2NIL
7．如圖3-4-8所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)與磁鐵垂直，給導(dǎo)線(xiàn)通以垂直紙面向外的電流，則（）
A、磁鐵對(duì)桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用
B、磁鐵對(duì)桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用
C、磁鐵對(duì)桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用
D、磁鐵對(duì)桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用
8．在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.3T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放置一根長(zhǎng)＝10cm的直導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)I＝2A的電流.求以下情況，導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力：(1)導(dǎo)線(xiàn)和磁場(chǎng)方向垂直；(2)導(dǎo)線(xiàn)和磁場(chǎng)方向的夾角為30°；(3)導(dǎo)線(xiàn)和磁場(chǎng)方向平行.

9．在兩個(gè)傾角均為的光滑斜面上，放有一個(gè)相同的金屬棒，分別通以電流I1和I2，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向如圖3-4-9中(a)、(b)所示，兩金屬棒均處于平衡狀態(tài)，則兩種情況下的電流強(qiáng)度的比值I1：I2為多少？

10．如圖3-4-10所示，兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場(chǎng)力大小為F1．當(dāng)加入一與導(dǎo)線(xiàn)所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a受到磁場(chǎng)力大小變?yōu)镕2，則此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)椋ǎ?br> A、F2
B、F1-F2
C、F1+F2
D、2F1-F2
11.如圖3-4-11所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)AB放在相互平行的金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為d，通過(guò)的電流為I，垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則AB所受的磁場(chǎng)力的大小為（）
A．BILB．BIdcosθC．BId/sinθD．BIdsinθ