高中物理功的教案

高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計。

高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計

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點。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算。它也是后續(xù)學(xué)習(xí)《帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動》的知識基礎(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，這種通過實驗結(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)式的過程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機(jī)會，一定要讓學(xué)生都參與進(jìn)來。
二、學(xué)情分析
知識基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《磁場對通電導(dǎo)線的作用力》一節(jié)，知道如何判斷安培力的方向以及如何計算安培力的大小。但對于安培力產(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程.
3、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算.
4、了解v和B垂直時的洛倫茲力大小及方向判斷.理解洛倫茲力對電荷不做功.
5、了解電視顯像管的工作原理
（二）過程與方法
通過觀察，形成洛倫茲力的概念，同時明確洛倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)，借助洛倫茲力與安培力的關(guān)系，猜想并驗證洛倫茲力的方向也可以用左手定則判斷；通過思考與討論，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應(yīng)用——電視顯像管中的磁偏轉(zhuǎn)。
（三）情感態(tài)度與價值觀
進(jìn)一步學(xué)會觀察、分析、推理，培養(yǎng)科學(xué)思維和研究方法。認(rèn)真體會科學(xué)研究最基本的思維方法:“推理—假設(shè)—實驗驗證”。
四、教學(xué)重點與難點
重點：1.利用左手定則會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算.
這一節(jié)承上(安培力)啟下(帶電粒子在磁場中的運(yùn)動)，是本章的重點
難點：1.洛倫茲力對帶電粒子不做功.
2.洛倫茲力方向的判斷.
五、教學(xué)資源
電子射線管、高壓電源、磁鐵、多媒體課件
六、教學(xué)設(shè)計思路
根據(jù)對本節(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“情景問題高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計猜想高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計實驗驗證高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計理論推導(dǎo)高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計應(yīng)用鞏固”的思路進(jìn)行設(shè)計。
課前通過觀看“極光美景”視頻，引出本節(jié)主題。然后借助“陰極射線管”演示實驗指出磁場對運(yùn)動電荷有力的作用，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)生通過猜想加驗證的方式，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算公式，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)得出洛倫茲力大小的計算公式。最后通過練習(xí)加深對洛倫茲力的理解，并回答引入部分提出的問題。
教學(xué)過程中，以演示實驗調(diào)動學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實驗現(xiàn)象，圍繞難點“洛倫茲力的方向”的理解，通過情景轉(zhuǎn)換，老師引領(lǐng)、學(xué)生動手，同學(xué)互動，師生互動的方式，讓學(xué)生感受，體驗知識的生成過程。
七、教學(xué)過程：
（一）引入
視頻欣賞：天文現(xiàn)象——極光
提問：為什么極光只出現(xiàn)在南北兩極呢？
引導(dǎo)：解開此謎題的鑰匙就是，磁場對運(yùn)動電荷的作用規(guī)律。
［演示實驗］觀察磁場陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)
［教師］說明電子射線管的原理：
說明陰極射線是燈絲加熱放出電子，電子在加速電場的作用下高速運(yùn)動而形成的電子流，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動軌跡，磁鐵是用來在陰極射線周圍產(chǎn)生磁場的，還應(yīng)明確磁場的方向。
提示：
1、沒有磁場時，接通高壓電源可以觀察到什么現(xiàn)象。
2、光束實質(zhì)上是什么？
3、若在電子束的路徑上加磁場，可以觀察到什么現(xiàn)象？
4、改變磁場的方向，通過觀查從而判斷運(yùn)動的電子在各個方向磁場中的受力方向。
［實驗結(jié)果］在沒有外磁場時，電子束沿直線運(yùn)動，蹄形磁鐵靠近電子射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生了彎曲。
［學(xué)生分析得出結(jié)論］磁場對運(yùn)動電荷有力的作用.------引出新課
（二）新課講解
1、物理學(xué)中把磁場對運(yùn)動電荷的作用力稱為洛倫茲力。（展示洛倫茲介紹資料）
2、提問：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）、磁場對電流的作用、磁場對運(yùn)動電荷的作用，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)線在磁場中為什么會受力？得出安培力與洛倫茲力的關(guān)系。
高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計
【說明】可以根據(jù)磁場對電流有作用力而對未通電的導(dǎo)線沒有作用力，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：磁場對電流作用力的實質(zhì)是磁場對運(yùn)動電荷作用力的積累效果。即，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
3、提問：既然安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那么，你們覺得可以如何探究洛倫茲力呢？
回答：借助對安培力的認(rèn)識，探究洛倫茲力。
（1）提問：具體怎么探究呢，比如方向？
高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計回答：左手定則
學(xué)生說明猜想理由：
1如圖，判定安培力方向.（上圖甲中安培力方向為垂直電流方向向上，乙圖安培力方向為垂直電流方向向下）
②.電流方向和電荷運(yùn)動方向的關(guān)系.（電流方向和正電荷運(yùn)動方向相同，和負(fù)電荷運(yùn)動方向相反）
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)動方向、磁場方向、洛倫茲力方向的關(guān)系.（學(xué)生分析總結(jié)）
實驗驗證猜想：（回顧陰極射線管實驗）猜想正確！
洛倫茲力方向的判斷——左手定則
伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，若四指指向正電荷運(yùn)動的方向，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)動方向應(yīng)與左手四指指向一致，負(fù)電荷運(yùn)動方向則應(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、或帶點粒子的運(yùn)動方向。
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［學(xué)生解答］
最后，通過“思考與討論”，說明由洛倫茲力所引起的帶電粒子運(yùn)動的方向總是與洛倫茲力的方向相垂直的，所以它對運(yùn)動的帶電粒子總是不做功的。
（2）、洛倫茲力的大小
現(xiàn)在我們來研究一下洛倫茲力的大小.通過下面的命題引導(dǎo)學(xué)生一一回答。
設(shè)有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，導(dǎo)線高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計每單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，求：
（1）電流強(qiáng)度I。
（2）通電導(dǎo)線所受的安培力。
（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)。
（4）每個電荷所受的洛倫茲力。
得出洛倫茲力的計算公式：當(dāng)粒子運(yùn)動方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直時（高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計）：高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計
問題:若帶電粒子不垂直射入磁場,粒子受到的洛倫茲力又如何呢?
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析:可將磁場分解（類比安培力公式得出方式）得出結(jié)論
當(dāng)粒子運(yùn)動方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成θ時（v∥B）F=qvBsinθ
上兩式各量的單位：F為牛（N），q為庫倫（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)磁場中,它受到的洛倫茲力是多大?（4.8×10-14N）
高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計2、當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管,若不計重力,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)磁場中運(yùn)動，下列說法正確的是()
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，磁場方向一定與電荷運(yùn)動方向垂直
高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計D．粒子的速度一定變化
（答案：B）
4、來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時，將()
A．豎直向下沿直線射向地面
B．相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)
C．相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)
D．相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)
高中物理《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》教學(xué)設(shè)計（答案：B）通過本題進(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（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、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)生觀察顯像管的實物，認(rèn)清偏轉(zhuǎn)線圈的位置、形狀，然后運(yùn)用安培定則和左手定則說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“思考與討論”，讓學(xué)生弄清相關(guān)問題。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”，通過對比看看二者的差異。
（三）對本節(jié)內(nèi)容做簡要小結(jié)
（四）作業(yè)布置
（1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容
(2)完成“問題與練習(xí)”
八、板書設(shè)計第5節(jié)《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》
一．洛倫茲力
1、洛倫茲力：磁場對運(yùn)動電荷的作用力
安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)
2、洛倫茲力的方向：左手定則
F⊥vF⊥B
3、洛倫茲力大?。篎洛=qVBsinθ
V⊥BF洛=qVB
V∥BF洛=0
4、特點：洛倫茲力只改變力的方向，不改變力的大小，洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功
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，通過陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)演示實驗來引入新課，新奇的實驗現(xiàn)象極大地吸引了學(xué)生的興趣，明顯的實驗現(xiàn)象使學(xué)生很容易總結(jié)出磁場對運(yùn)動電荷有力的作用。通過電荷的定向運(yùn)動形成電流，推導(dǎo)出倫茲力與安培力的關(guān)系(微觀與宏觀)，由此可以借助安培力來探究洛倫茲力的大小和方向。最后了解洛倫茲力的一個應(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，能激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的熱愛，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)物理知識解釋生活中的現(xiàn)象，體現(xiàn)從物理走向生活的教學(xué)理念。
通過課堂練習(xí)反饋，發(fā)現(xiàn)本課難點在于如何讓學(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)。

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第5節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用力
要點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)線長L，電流為I，導(dǎo)線中運(yùn)動電荷數(shù)為n，截面積為S，電荷的電荷量為q，運(yùn)動速度為v，則
安培力F＝ILB＝nF洛
所以洛倫茲力F洛＝Fn＝ILBn
因為I＝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：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，其他兩個因素中，如果只讓一個因素相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時讓兩個因素相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔儯?br> 2．在研究電荷的運(yùn)動方向與磁場方向垂直的情況時，由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場方向垂直，又與電荷的運(yùn)動方向垂直，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)電荷在磁場中運(yùn)動所受洛倫茲力的方向，四個手指要指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向．
(2)電荷運(yùn)動的速度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有哪些？
洛倫茲力靜電力
力的概念磁場對在其中的“運(yùn)動”電荷的作用力電場對放入其中的電荷的作用力
產(chǎn)生條件磁場中靜止電荷、沿磁場方向運(yùn)動的電荷將不受洛倫茲力電場中的電荷無論靜止還是沿任何方向運(yùn)動都要受到靜電力
方向“橫向力”
①方向由電荷正負(fù)、磁場方向以及電荷運(yùn)動方向決定，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方向以及電荷運(yùn)動方向“縱向力”
①方向由電荷正負(fù)、電場方向決定
②正電荷受力方向與電場方向一致，負(fù)電荷受力方向與電場方向相反
大小當(dāng)v⊥B時，F(xiàn)＝qvB
當(dāng)v∥B時，F(xiàn)＝0
當(dāng)v與B夾角θ時，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，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時，將()
A．豎直向下沿直線射向地面
B．相對于預(yù)定地點，稍向東偏轉(zhuǎn)
C．相對于預(yù)定地點，稍向西偏轉(zhuǎn)
D．相對于預(yù)定地點，稍向北偏轉(zhuǎn)
答案B
解析地球表面地磁場方向由南向北，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)電場的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里，三個油滴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，c向左做勻速運(yùn)動．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，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，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C正確．帶電粒子在復(fù)合場中做什么運(yùn)動，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)動情況和受力情況結(jié)合起來進(jìn)行分析，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受的合外力為零時，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動或靜止.

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，封有兩個電極，當(dāng)加上高電壓后，會從陰極射出一束高速電子流，稱為陰極射線．如在陰極射線管的正上方平行放置一根通以強(qiáng)電流的長直導(dǎo)線，其電流方向如圖3－5－5所示．則陰極射線將會()
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)動方向有什么關(guān)系？洛倫茲力對帶電粒子運(yùn)動的速度有什么影響？洛倫茲力對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)動方向垂直，但粒子的運(yùn)動方向可以不與磁場方向垂直．結(jié)論是：洛倫茲力的方向總與磁場方向和粒子的運(yùn)動方向所決定的平面垂直．
洛倫茲力總與粒子的運(yùn)動方向垂直，因此，洛倫茲力不對帶電粒子做功，不改變粒子運(yùn)動的速度大小，但可以改變粒子的運(yùn)動方向．
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)動時，電壓達(dá)到穩(wěn)定．此時有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，整個裝置水平勻速向右運(yùn)動，垂直于磁場方向進(jìn)入方向水平的勻強(qiáng)磁場，由于外力的作用，玻璃管在磁場中的速度保持不變，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)入磁場到飛出端口前的過程中小球做類平拋運(yùn)動
C．小球從進(jìn)入磁場到飛出端口前的過程中洛倫茲力對小球做正功
D．小球從進(jìn)入磁場到飛出端口前的過程中管壁的彈力對小球做正功
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？洛倫茲力是不是對小球做了功？
解析小球在豎直方向上向上運(yùn)動，說明洛倫茲力的一個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，水平方向上做勻速運(yùn)動，所以小球的合運(yùn)動為類平拋運(yùn)動；小球受到的洛倫茲力的方向和運(yùn)動方向垂直，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)磁場中，桌面上平放著一根一端開口、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，帶電小球能從試管口處飛出，關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運(yùn)動，下列說法中正確的是()
A．小球帶正電
B．小球運(yùn)動的軌跡是拋物線
C．洛倫茲力對小球做正功
D．維持試管勻速運(yùn)動的拉力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)動方向垂直，帶電粒子受到的洛倫茲力對粒子不做功，不會改變粒子的速度大小，只會改變粒子的速度方向.

題型二帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑和周期
2008年10月22日，歐洲粒子物理研究中心(CERN)建造的大型強(qiáng)子對撞機(jī)21日舉行啟用典禮，標(biāo)志著對撞機(jī)正式啟用．環(huán)型對撞機(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)過電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機(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，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，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，下列說法正確的是()

圖3
A．對于給定的加速電壓，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)動的周期越大
D．對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)動的周期都不變
思維步步高帶電粒子在磁場中運(yùn)動遵循什么規(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？正負(fù)離子能否同時到達(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，粒子進(jìn)入磁場的速度相同，根據(jù)帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑公式：R＝mvqB，比荷越大，B應(yīng)該越?。划?dāng)帶電粒子確定后，加速電壓越大，粒子進(jìn)入磁場速度越大，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)磁場中有三個帶電粒子，其中1和2為質(zhì)子、3為α粒子的徑跡．它們在同一平面內(nèi)沿逆時針方向做勻速圓周運(yùn)動，三者軌道半徑r1r2r3，并相切于P點．設(shè)T、v、a、t分別表示它們做圓周運(yùn)動的周期、線速度、向心加速度以及各自從經(jīng)過P點算起到第一次通過圖中虛線MN所經(jīng)歷的時間，則()
A．T1＝T2T3B．v1＝v2v3
C．a(chǎn)1a2a3D．t1t2t3
答案ACD
帶電粒子在磁場中運(yùn)動的常見問題：①軌跡問題：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，粒子做勻速圓周運(yùn)動．②半徑問題：帶電粒子在磁場中的運(yùn)動，軌道半徑的表達(dá)式：R＝mvqB，由以上各個物理量確定．③粒子做勻速圓周運(yùn)動的周期公式：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，磁場方向、電荷的運(yùn)動方向、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)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動情況是()
A．沿路徑a運(yùn)動
B．沿路徑b運(yùn)動
C．沿路徑c運(yùn)動
D．沿路徑d運(yùn)動
答案B
解析由安培定則，電流在下方產(chǎn)生的磁場方向指向紙外，由左手定則，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場時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；由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動方向垂直，故其運(yùn)動軌跡必定是曲線，則B正確，A錯誤．
3.
圖6
每時每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來，地球磁場可以有效地改變這些射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動方向，使它們不能到達(dá)地面，這對地球上的生命有十分重要的意義．假設(shè)有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來(如圖6所示，地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地球北極)，在地球磁場的作用下，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方向由南向北，帶正電的粒子自赤道上空下落過程所受洛倫茲力可由左手定則判知向東，故A正確．
4．圖7所示是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(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，磁場方向沿z軸負(fù)方向
B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向
C．加一電場，電場方向沿z軸負(fù)方向
D．加一電場，電場方向沿y軸正方向
答案B
解析若加一磁場，電子受到洛倫茲力的作用，亮線向下偏轉(zhuǎn)，說明洛倫茲力方向向下，又因電子沿x軸正向射出，由左手定則知磁場方向應(yīng)沿y軸正方向，A錯，B對；若加一電場電子應(yīng)受到向下的靜電力作用，故電場方向沿z軸正向，C、D均錯．
5．如圖8所示，
圖8
一帶負(fù)電的質(zhì)點在固定的正的點電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運(yùn)動，周期為T0，軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點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，已知軌道半徑并不因此而改變，則()
A．若磁場方向指向紙里，質(zhì)點運(yùn)動的周期將大于T0
B．若磁場方向指向紙里，質(zhì)點運(yùn)動的周期將小于T0
C．若磁場方向指向紙外，質(zhì)點運(yùn)動的周期將大于T0
D．若磁場方向指向紙外，質(zhì)點運(yùn)動的周期將小于T0
答案AD
解析若磁場方向指向紙里，由左手定則可判斷洛倫茲力方向與庫侖力方向相反，則帶負(fù)電粒子做圓周運(yùn)動的向心力減小，由于半徑不變，其速度減小，周期變大，故A對B錯；若磁場方向指向紙外，洛倫茲力與庫侖力方向相同，其速度要增大，周期變小，故C錯D對．
6．如圖9所示，
圖9
連接兩平行金屬板的導(dǎo)線的一部分CD與另一回路的一段導(dǎo)線GH平行且均在紙面內(nèi)，金屬板置于磁場中，磁場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，CD段導(dǎo)線受到力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，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GH所產(chǎn)生的磁場中，由左手定則可知，它受到的安培力的方向向左，所以A項對，B項錯；同理可分析得知C項錯，D項對．
7．如圖10所示，
圖10
一個帶正電荷的小球沿水平光滑絕緣的桌面向右運(yùn)動，飛離桌子邊緣A，最后落到地板上．設(shè)有磁場時飛行時間為t1，水平射程為x1，著地速度大小為v1；若撤去磁場，其余條件不變時，小球飛行時間為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、計算論述題
8.
圖11
豎直的平行金屬板A、B相距d，板長為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點進(jìn)入板內(nèi)空間．已知剛進(jìn)入時靜電力恰等于磁場力，最后油滴從一板的下端點離開，求油滴離開場區(qū)時速度的大?。?br> 答案2gl＋U2B2d2＋qUm
解析帶電體在場區(qū)的運(yùn)動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)雸鰠^(qū)時，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)磁場中，有一與磁感線垂直且水平放置的長為L的擺線，拉一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的擺球．試求擺球向左通過最低位置時繩上的拉力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是兩個電荷量相等的異種點電荷，其中a帶正電，b帶負(fù)電，其連線的中心為O，MN是中垂線，兩電荷的連線與中垂線處于同一平面，均在紙面內(nèi)，加一磁場后，一正電荷P能以速度v0沿中垂線MN運(yùn)動，試確定所加磁場的方向及磁場的分布特點．(不計重力)
答案見解析
解析正電荷P能沿直線MN運(yùn)動，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確定洛倫茲力的方向及磁場的方向和分布特點．
由點電荷電場的分布特點，兩電荷在中垂線MN處的電場方向與MN直線垂直，方向向下，其場強(qiáng)E為O點最強(qiáng)，向左、向右對稱并隨距離增加場強(qiáng)減弱．故電荷在MN直線上運(yùn)動時，所受的靜電力方向與MN垂直并向下，大小變化是在O點時最大，向左、向右對稱并隨距離增大靜電力減?。?br> 由于靜電力向下，故洛倫茲力向上并與靜電力平衡，所以磁場的方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場E的分布有相同的規(guī)律．即O點最強(qiáng)，向左、向右對稱分布，并隨距離增加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度減?。?br> 第6節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動
要點一帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡
1．圓心的確定
帶電粒子進(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：
(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3－6－2所示，圖中P為入射點，M為出射點)．
圖3－6－2
圖3－6－3

(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，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖3－6－3所示，P為入射點，M為出射點)．
2．半徑的確定和計算(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)．并注意以下兩個重要的幾何特點：
(1)粒子速度的偏向角(φ)等于回旋角(α)，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖3－6－4)，即φ＝α＝2θ＝ωt.
(2)相對的弦切角(θ)相等，與相鄰的弦切角(θ′)互補(bǔ)，即θ＋θ′＝180°.
3．運(yùn)動時間的確定
粒子在磁場中運(yùn)動一周的時間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動的圓弧所
對應(yīng)的圓心角為α?xí)r，其運(yùn)動時間可由下式表示：t＝α360°T或(t＝α2πT)．
要點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)出一個帶正電的粒子，它以某一速率v0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動．經(jīng)過半個周期，當(dāng)它沿著半圓A0A1到達(dá)A1時，我們在A1A1′處設(shè)置一個向上的電場，使這個帶電粒子在A1A1′處受到一次電場的加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以速率v1在磁場中做勻速圓周運(yùn)動．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．又經(jīng)過半個周期，當(dāng)它沿著半圓弧A1′A2′到達(dá)A2′時，我們在A2′A2處設(shè)置一個向下的電場，使粒子又一次受到電場的加速，速率增加到v2.如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子運(yùn)動到A1A1′、A3A3′等處時都使它受到一個向上電場的加速，每當(dāng)粒子運(yùn)動到A2′A2、A4′A4等處時都使它受到一個向下電場的加速，那么，粒子將沿著圖示的螺線回旋下去，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)”是分別利用電場和磁場對運(yùn)動電荷施加作用，從而控制其運(yùn)動方向，但電場和磁場對電荷的作用特點不同，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，v的方向變化，又導(dǎo)致F洛的方向變化，其運(yùn)動規(guī)律可由r＝mvqB和T＝2πmqB進(jìn)行描述.
F電為恒力，粒子做勻變速曲線運(yùn)動——類平拋運(yùn)動，其運(yùn)動規(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)動方向能夠偏轉(zhuǎn)的角度不受限制，θB＝ωt＝vrt＝qBmt，且相等時間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度相等.粒子運(yùn)動方向所能偏轉(zhuǎn)的角度θEπ2，且相等時間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度不同．

動能的變化由于F洛始終不做功，所以其動能保持不變.由于F電與粒子速度的夾角越來越小，所以其動能不斷增大，并且增大得越來越快.
一、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動
【例1】月球“勘探者號”空間探測器，
圖3－6－6
運(yùn)用最新科技手段對月球進(jìn)行近距離勘探，在月球重力分布、磁場分布及元素測定方面取得最新成果．月球上的磁場極其微弱，探測器通過測量運(yùn)動電子在月球磁場中軌跡來推算磁場強(qiáng)弱的分布，如圖3－6－6是探測器通過月球a、b、c、d位置(a軌跡恰為一個半圓)．設(shè)電子速率相同，且與磁場方向垂直．據(jù)此可判斷磁場最弱的是哪個位置．已知圖中照片是邊長為20cm的正方形，電子比荷為1.8×1011C/kg，速率為90m/s，則a點的磁感應(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．又因為rd＞rc＞rb＞ra，所以d點磁感應(yīng)強(qiáng)度最小(磁場最弱)．對a的圓周運(yùn)動來說，必須滿足條件：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)動越來越快，也許粒子走過半圓的時間間隔越來越短，這樣兩盒間電勢差的正負(fù)變換就要越來越快，從而造成技術(shù)上的一個難題．實際情況是這樣嗎？
答案見解析
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，粒子通過盒縫的時間就可以忽略，這樣粒子走過半圓的時間間隔為粒子運(yùn)動周期的一半，即Δt＝T2＝122πmqB＝πmqB，與粒子運(yùn)動的速率無關(guān)，因此，只要使所加交變電場的周期與帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期相同(T＝2πmqB)，就可以保證粒子每經(jīng)過盒縫時都正好趕上合適的電場方向而被加速.

1.運(yùn)動電荷進(jìn)入磁場后(無其他作用)可能做()
A．勻速圓周運(yùn)動B．勻速直線運(yùn)動
C．勻加速直線運(yùn)動D．平拋運(yùn)動
答案AB
2．在勻強(qiáng)磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，如果又順利垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場，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)樵瓉淼?/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題．
(1)D形金屬扁盒的作用是什么？
(2)在加速區(qū)有沒有磁場？若有，對帶電粒子的加速有沒有影響？
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)空間的電場極弱，這樣就可以使運(yùn)動的粒子只受洛倫茲力的作用而做勻速圓周運(yùn)動．
(2)在加速區(qū)域也存在磁場，但由于加速區(qū)域內(nèi)距離很小，磁場對帶電粒子的加速過程的影響也很小，所以，可以忽略磁場的影響．
4．質(zhì)譜儀是用來測定帶電粒子的質(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平行于極板射入電容器，沿直線穿過電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場，結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點，設(shè)a、b兩點之間的距離為x，粒子所帶電荷量為q，如不計重力．求：
(1)粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2時的速度v為多少？
(2)打在a、b兩點的粒子的質(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運(yùn)動，故qUd＝qvB1，得v＝UdB1.
(2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場B2中做勻速圓周運(yùn)動，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中的運(yùn)動
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為對稱軸，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．對稱于OH軸的C和D分別是離子發(fā)射點和收集點．CM垂直磁場左邊界于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)動的離子為研究對象)．
(2)離子沿與CM成θ角的直線CN進(jìn)入磁場，其軌道半徑和在磁場中的運(yùn)動時間．
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CN進(jìn)入磁場，粒子在磁場中運(yùn)動的圓心角是多少？如何把這個圓心角和周期聯(lián)系起來？
解析(1)設(shè)沿CM方向運(yùn)動的離子在磁場中做圓周運(yùn)動的軌道半徑為R.由qv0B＝mv20R，R＝d，得B＝mv0qd，磁場方向垂直紙面向外．
(2)設(shè)沿CN運(yùn)動的離子速度大小為v，在磁場中的軌道半徑為R′，運(yùn)動時間為t.如圖分析有：
得，
方法一：設(shè)弧長為s
，s=2(θ+α)×R′
方法二：離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期T=
答案(1)mv0qd垂直紙面向外(2)
粒子在有界磁場中運(yùn)動的常見問題：①粒子圓心的確定，根據(jù)半徑一定過圓心，并且半徑和運(yùn)動方向垂直，所以入射速度和出射速度的垂線或者入射點和出射點連線的中垂線即為半徑．②粒子在磁場中的運(yùn)動時間等于在磁場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)合場中的運(yùn)動
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、大小隨時間周期性變化的電場和磁場，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時刻由負(fù)極板釋放一個初速度為零的帶負(fù)電的粒子(不計重力)．若電場強(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)動的最大半徑(用h表示)．
思維步步高電場和磁場分時間段存在，則在電場存在的時間內(nèi)粒子做什么運(yùn)動？在磁場存在時粒子做什么運(yùn)動？在電場中運(yùn)動的第一段時間內(nèi)的末速度是多少？當(dāng)磁場單獨存在時，粒子運(yùn)動的時間和周期有什么關(guān)系？在第二段電場存在的時間內(nèi)的運(yùn)動的位移是多少？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時間內(nèi)運(yùn)動的位移大小為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時間內(nèi)只受洛倫茲力作用，且速度與磁場方向垂直，所以粒子做勻速圓周運(yùn)動．設(shè)運(yùn)動速度大小為v1，軌道半徑為R1，周期為T，則
v1＝at0④
qv1B0＝mv21R1⑤
聯(lián)立④⑤式得
R1＝h5π⑥
又T＝2πmqB0⑦
即粒子在t0～2t0時間內(nèi)恰好完成一個周期的圓周運(yùn)動．在2t0～3t0時間內(nèi)，粒子做初速度為v1的勻加速直線運(yùn)動，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時間內(nèi)繼續(xù)做圓周運(yùn)動，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周期的圓周運(yùn)動．在4～5時間內(nèi)，粒子運(yùn)動到正極板(如右圖所示)．因此粒子運(yùn)動的最大半徑
答案(1)(2)
復(fù)合場問題是高考的重點內(nèi)容之一，具有難度大、綜合性強(qiáng)的特點．解決問題的方法是認(rèn)真對粒子的受力情況和初狀態(tài)進(jìn)行分析，確定其運(yùn)動的軌跡．如果是電場和磁場分時間段存在和分區(qū)域存在的問題，應(yīng)該注意時間的連接處或場區(qū)的連接處粒子運(yùn)動狀態(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點射入勻強(qiáng)磁場區(qū)，則圖3中畫出的四段圓弧，哪兩個是電子和質(zhì)子運(yùn)動的可能軌跡()
A．a(chǎn)是電子運(yùn)動軌跡，d是質(zhì)子運(yùn)動軌跡
B．b是電子運(yùn)動軌跡，c是質(zhì)子運(yùn)動軌跡
C．c是電子運(yùn)動軌跡，b是質(zhì)子運(yùn)動軌跡
D．d是電子運(yùn)動軌跡，a是質(zhì)子運(yùn)動軌跡
答案C
2.
圖4
一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xOy平面，在xOy平面上，磁場分布在以O(shè)為圓心的一個圓形區(qū)域內(nèi)．一個質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子，由原點O開始運(yùn)動，初速度為v，方向沿x軸正方向．后來，粒子經(jīng)過y軸上的P點，如圖4所示．不計重力的影響，粒子經(jīng)過P點時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)電場的方向沿x軸正向，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于xOy平面向里．一電子在xOy平面內(nèi)運(yùn)動時，速度方向保持不變．則電子的運(yùn)動方向沿()
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力才能勻速運(yùn)動，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．
4．如圖6所示，
圖6
某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里，一帶電微粒從a點進(jìn)入場區(qū)并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動，下列說法中正確的是()
A．微粒一定帶負(fù)電
B．微粒的動能一定減小
C．微粒的電勢能一定增加
D．微粒的機(jī)械能一定增加
答案AD
解析微粒進(jìn)入場區(qū)后沿直線ab運(yùn)動，則微粒受到的合力或者為零，或者合力方向在ab直線上(垂直于運(yùn)動方向的合力仍為零)．若微粒所受合力不為零，則必然做變速運(yùn)動，由于速度的變化會導(dǎo)致洛倫茲力變化，則微粒在垂直于運(yùn)動方向上的合力不再為零，微粒就不能沿直線運(yùn)動，因此微粒所受合力只能為零而做勻速直線運(yùn)動；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；靜電力做正功，微粒電勢能減小，機(jī)械能增大，故C錯，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D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖7所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說法中正確的是()
A．增大勻強(qiáng)電場的加速電壓
B．增大磁場的磁感應(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能E＝q2B2R22m，可以看出要增大粒子射出時的動能就要增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，增大D形金屬盒的半徑，故B、D正確；增大勻強(qiáng)電場間的加速電壓，減小狹縫間的距離都不會改變粒子飛出時的動能，只是改變了每次加速的動能變化量，故A、C錯誤．
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，方向平行于軸線．在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔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)入場區(qū)，才能沿直線通過
B．帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū)，才能沿直線通過
C．不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū)，都能沿直線通過
D．不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū)，都能沿直線通過
答案AC
二、計算論述題
8．如圖10所示，
圖10
一束電子流以速度v通過一處于矩形空間的勻強(qiáng)磁場，速度方向與磁感線垂直．且平行于矩形空間的其中一邊，矩形空間邊長為3a和a，電子剛好從矩形的相對的兩個頂點間通過，求電子在磁場中的飛行時間．
答案2a3v
解析根據(jù)題意可知圓心應(yīng)在AB延長線上，設(shè)做圓周運(yùn)動的半徑為r，則有
r2＝(r－a)2＋(3a)2，得r＝2a
在磁場中運(yùn)動的圓弧所對圓心角為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，磁場與電場正交，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(不計重力)經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動．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磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑R.
答案(1)2eU1m(2)B1d2eU1m(3)1B22mU1e
解析根據(jù)動能定理可求出速度v，據(jù)靜電力和洛倫茲力相等可得到U2，再據(jù)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的知識可求得半徑．
(1)在a中，粒子被加速電場U1加速，由動能定理有
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，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E1，BC間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場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點靜止釋放，恰好沿水平方向經(jīng)過b點到達(dá)熒光屏的O點．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，粒子經(jīng)b點偏轉(zhuǎn)到達(dá)熒光屏的O′點(未畫出)．取g＝10m/s2，求：
(1)E1的大?。?br> (2)加上磁場后，粒子由b點到O′點電勢能的變化量．
圖12
答案(1)1.4V/m(2)2.7×10－4J
解析
(1)粒子在AB間做勻加速直線運(yùn)動，受力如右圖所示，
qcos45°=mg
V/m=1.4V/m
(2)由動能定理得：
=2m/s
加磁場前粒子在BC間作勻速直線運(yùn)動
則有q=mg
加磁場后粒子作勻速圓周運(yùn)動，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
即電勢能變化了2.7×J

《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》說課稿

一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負(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好呢？小編經(jīng)過搜集和處理，為您提供《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》說課稿，歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》說課稿

各位評委、各位老師：

大家好！

我叫XXX，來自XX市XX中學(xué)。

一、教材分析

我說課的題目是“磁場對運(yùn)動電荷的作用力”選自2007年人教版物理選修3-1第三章“磁場”第五節(jié)的內(nèi)容，是本章的重點內(nèi)容之一；本章講述磁場的基礎(chǔ)知識，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算。它是在安培力基礎(chǔ)上，進(jìn)一步形成新的知識點，又是帶電粒子在磁場中運(yùn)動的知識準(zhǔn)備，而通過本節(jié)學(xué)習(xí)，在掌握知識的基礎(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)用知識的能力。安培力的學(xué)習(xí)，是本課新知識學(xué)習(xí)的必備基礎(chǔ)。學(xué)生經(jīng)過前面學(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)過的電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式，及電場力的知識；另外還要應(yīng)用高一平衡狀態(tài)知識。對學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力要求很高。此外演示實驗直接使學(xué)生參與到探究知識的過程，體驗學(xué)習(xí)物理的樂趣。

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．知識與技能

1）知道什么是洛倫茲力。

2）利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。

3）知道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算。

5）了解電視機(jī)顯像管的工作原理。

2．過程與方法

1）通過演示實驗，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。

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

3．情感、態(tài)度與價值觀

讓學(xué)生認(rèn)真體會科學(xué)研究最基本的思維方法：“推理—假設(shè)—實驗驗證”

三、重點難點

1、教學(xué)重點

1）利用左手定則會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算。

2、教學(xué)難點

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)是以實驗為基礎(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，通過演示實驗使學(xué)生感受到磁場可以使運(yùn)動的電荷發(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)生體驗發(fā)現(xiàn)知識的樂趣，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)中對學(xué)生的學(xué)法指導(dǎo)，本節(jié)課教學(xué)過程中要注意以安培力的知識為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生對磁場對通電導(dǎo)線的安培力可能是作用在大量運(yùn)動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)，也就是說磁場對運(yùn)動電荷可能有力的作用理解。在實驗中找出磁場對運(yùn)動電荷的作用力的規(guī)律。巧用提問，評價激活學(xué)生的積極性調(diào)動起課堂活躍氣氛，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，在從實踐到理論，從理論到實踐。

六、教學(xué)程序

從以上分析，教學(xué)中以了解、學(xué)習(xí)研究物理問題的方法為基礎(chǔ)，掌握知識為中心，培養(yǎng)能力為方向，緊抓重點突破難點，設(shè)計教學(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）前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用力，下面提出問題：

（1）判定安培力的方向和計算安培力的大小？學(xué)生自由回答

（2）電流是如何形成的？學(xué)生自由回答，

（3）磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，大家會想到什么？啟發(fā)學(xué)生體驗思考，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）
由此我們就會想到：磁場對通電導(dǎo)線的安培力可能是作用在大量運(yùn)動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)，也就是說磁場對運(yùn)動電荷可能有力的作用。

從演示實驗中可以觀察到：陰極射線（電子流）在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即實驗證明了磁場對運(yùn)動電荷有力的作用，這一力稱為洛侖茲力．

（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)動方向；若為負(fù)電荷，則四指指向運(yùn)動的反方向，帶電粒子在磁場中運(yùn)動過程中，洛侖茲力方向始終與運(yùn)動方向垂直．

（二）洛侖茲力的大小

根據(jù)通電導(dǎo)線所受安培力的大小F＝BIL，結(jié)合導(dǎo)體中電流的微觀表達(dá)式I＝nqvs，讓學(xué)生推導(dǎo)出：當(dāng)帶電粒子垂直于磁場的方向上運(yùn)動時所受洛侖茲力大小F＝qvB，如果粒子運(yùn)動方向不與磁場方向垂直時，即當(dāng)運(yùn)動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時，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)們分組展開討論，最后得出結(jié)論F＝qvBsinθ。當(dāng)帶電粒子平行磁場方向運(yùn)動時，不受洛侖茲力．帶電粒子在磁場中運(yùn)動所受的洛侖茲力的大小和方向都與其運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)．

運(yùn)動電荷在磁場中受洛侖茲力作用，運(yùn)動狀態(tài)會發(fā)生變化，其運(yùn)動方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)．請同學(xué)們思考，洛侖茲力會改變帶電粒子速度大小嗎？洛侖茲力對帶電粒子是否做功？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，通過與學(xué)生互動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)知識具有穩(wěn)定性，并使知識順利遷移，在本節(jié)課上安排5～8分鐘的時間進(jìn)行鞏固和練習(xí)，具體做法是：先留2分鐘時間讓學(xué)生回顧一下課本和黑板上的知識內(nèi)容，接著做幾個練習(xí)，然后評講。

4、課堂小結(jié)

對本節(jié)課所學(xué)的主要知識做一個簡單的總結(jié)，以加深學(xué)生對知識結(jié)構(gòu)的印象

5、布置作業(yè)

完成P98“問題與練習(xí)”第1、2、5題。書面完成第3、4題。

在以上設(shè)計中，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，落實以學(xué)生為主體地位，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。當(dāng)然實際教學(xué)中，還要根據(jù)學(xué)生的需要和課堂上的實際情況及時調(diào)整學(xué)習(xí)活動，不斷反思和總結(jié)。在此，還請各位領(lǐng)導(dǎo)、同行提出寶貴意見，謝謝大家。

祝大家身體健康，工作順利！

3.5《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》學(xué)案

經(jīng)驗告訴我們，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。教案可以讓上課時的教學(xué)氛圍非?；钴S，減輕高中教師們在教學(xué)時的教學(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《磁場對運(yùn)動電荷的作用力》學(xué)案”歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

3．5磁場對運(yùn)動電荷的作用
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、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。
3、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．洛倫茲力對運(yùn)動電荷，不會電荷運(yùn)動的速率。
5．顯像管中使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場是由兩對線圈產(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。
三、提出疑惑
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。
2、掌握洛倫茲力大小的推理過程。
3、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算。
二、學(xué)習(xí)過程
例1．試判斷圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時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，則這些電子在進(jìn)入地球周圍的空間時，將（）
A．豎直向下沿直線射向地面B．相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)
C．相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對于預(yù)定點稍向北偏轉(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項正確
例3：如圖3所示，一個帶正電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，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該（）
A．使B的數(shù)值增大
B．使磁場以速率v＝mgqB，向上移動
C．使磁場以速率v＝mgqB，向右移動
D．使磁場以速率v＝mgqB，向左移動
三、反思總結(jié)

四、當(dāng)堂檢測
1.一個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
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．磁場對電子的作用力始終不做功
B．磁場對電子的作用力始終不變
C．電子的動能始終不變
D．電子的動量始終不變
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，一束電子流以初速v從水平方向射入，為了使電子流經(jīng)過磁場時不偏轉(zhuǎn)（不計重力），則在磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強(qiáng)電場，這個電場的場強(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

課后練習(xí)與提高
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)動電荷在磁場中運(yùn)動時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)動可能是（）
A．勻速圓周運(yùn)動B．勻變速直線運(yùn)動
C．變加速曲線運(yùn)動D．勻變速曲線運(yùn)動
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B．勻速圓周運(yùn)動
C．加速減速交替的運(yùn)動D．來回振動
4．帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動,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
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)動打到坐標(biāo)原O使熒光屏的正中間出現(xiàn)一個亮點。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),亮點將偏離原點0而打在x軸上的某一點,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)，偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(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，它向左或向右運(yùn)動通過最低點時（）
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．2：1B．1：1C．1：2D．1：4

磁場對通電導(dǎo)線的作用力

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時都會提前最好準(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能夠輕松被學(xué)生吸收，幫助教師有計劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢？小編特地為大家精心收集和整理了“磁場對通電導(dǎo)線的作用力”，但愿對您的學(xué)習(xí)工作帶來幫助。

學(xué)習(xí)內(nèi)容3.4磁場對通電導(dǎo)線的作用力
學(xué)習(xí)目標(biāo)1、會用左手定則來判斷安培力的方向，
2、通過磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義得出安培力的計算公式，應(yīng)會用公式F=BIL解答有關(guān)問題、
3、知道磁電式電流表的工作原理。
學(xué)習(xí)重、難點用左手定則判定安培力方向；用安培力公式計算
學(xué)法指導(dǎo)自主、合作、探究
知識鏈接1．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式：單位：
2．磁通量計算式：單位：
3．磁通密度是指：計算式為。
學(xué)習(xí)過程用案人自我創(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)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受。
（2）安培力的方向特點：盡管磁場與電流方向可以不垂直，但安培力肯總是直于電流方向、同時也垂直于磁場方向，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)長為L的直導(dǎo)線，垂直于磁場B放置，通過電流為I時，F(xiàn)=，此時電流受力最。
（2）當(dāng)磁場與電流平行時，安培力F=。
（3）當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與通電導(dǎo)線的方向成θ時，F(xiàn)=
說明：以上是在勻強(qiáng)磁場中安培力的計算公式，非勻強(qiáng)磁場可以看成是很多個大小、方向不同的勻強(qiáng)磁場的組合，通電導(dǎo)線在非勻強(qiáng)磁場中受到的安培力，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：
電流表的靈敏度很高，是指通過很小的電流時，指針就可以偏轉(zhuǎn)較大的角度。在使用電流表時，允許通過的電流一般都很小，使用時應(yīng)該特別注意。
【范例精析】
例1、試用電流的磁場及磁場對電流的作用力的原理，證明通有同向電流的導(dǎo)線相互吸引，通有異向電流的導(dǎo)線相互推斥力．
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，已知電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，導(dǎo)體棒的電阻為R，其余接觸電阻不計，磁場方向垂直導(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)畫出投影圖，養(yǎng)成良好的受力習(xí)慣是能力培養(yǎng)過程中的一個重要環(huán)節(jié)．
達(dá)標(biāo)檢測1．關(guān)于安培力的說法中正確的是（）
A.通電導(dǎo)線在磁場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，而與其他量無關(guān)
C.安培力的方向總是垂直于磁場和通電導(dǎo)線所構(gòu)成的平面
D.安培力的方向不一定垂直于通電直導(dǎo)線
2．下圖所示的四種情況，通電導(dǎo)體均置于勻強(qiáng)磁場中，其中通電導(dǎo)線不受安培力的是（）

3．如圖3-4-5所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒AC用軟線懸掛在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，通入A→C方向的電流時，懸線張力不為零，欲使懸線張力為零，可以采用的辦法是（）
A、不改變電流和磁場方向，適當(dāng)增大電流
B、只改變電流方向，并適當(dāng)減小電流
C、不改變磁場和電流方向，適當(dāng)減小磁感強(qiáng)度
D、同時改變磁場方向，并適當(dāng)增大磁感強(qiáng)度
4．一根長直導(dǎo)線穿過載流金屬環(huán)中心且垂直與金屬環(huán)的平面，導(dǎo)線和環(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)的矩形通電線圈只能繞ox軸轉(zhuǎn)動，線圈的四個邊分別與x、y軸平行，線圈中電流方向如圖，當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場時，線圈會轉(zhuǎn)動起來？（）
A.方向沿x軸的恒定磁場B.方向沿y軸的恒定磁場
C.方向沿z軸的恒定磁場D.方向沿z軸的變化磁場
6．如圖3-4-7所示的天平可用來測定磁感應(yīng)強(qiáng)度B.天平的右臂下面掛有一個矩形線圈，寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面.當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖)時，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，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直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流，則（）
A、磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用
B、磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用
C、磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用
D、磁鐵對桌面壓力增大，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)磁場中，放置一根長＝10cm的直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通過I＝2A的電流.求以下情況，導(dǎo)線所受的安培力：(1)導(dǎo)線和磁場方向垂直；(2)導(dǎo)線和磁場方向的夾角為30°；(3)導(dǎo)線和磁場方向平行.

9．在兩個傾角均為的光滑斜面上，放有一個相同的金屬棒，分別通以電流I1和I2，磁場的磁感應(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，兩根平行放置的長直導(dǎo)線a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1．當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場后，a受到磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到的磁場力大小變?yōu)椋ǎ?br> A、F2
B、F1-F2
C、F1+F2
D、2F1-F2
11.如圖3-4-11所示，長為L的導(dǎo)線AB放在相互平行的金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為d，通過的電流為I，垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則AB所受的磁場力的大小為（）
A．BILB．BIdcosθC．BId/sinθD．BIdsinθ