1、第2節(jié)磁場對運動電荷的作用學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)(教師用書獨具)1. 通過實驗，探究磁場對運動電荷的作用力.(重點)2. 知道什么是洛倫茲力，能計算洛倫茲力的大小，會判斷洛倫茲力的方向.(重點)3. 知道洛倫茲力與安培力之間的關(guān)系，能從安培力的計算公式推導(dǎo)出洛倫茲力的計算公式.(難點)KI-1港惟我力七大小f二汽|1才同一專.干宅叫動電Hq有的吃用L計舊U：項r：精所彳傕已喑自主預(yù)習(xí)探新知知識梳理(1) 一、探究磁場對電荷的作用磁場對靜止電荷的作用磁場對運動電荷的作用二、從安培力到洛倫茲力洛倫茲力定義：磁場對運動電荷的作用力.(2) 與安培力的關(guān)系：通電導(dǎo)線在磁場中受到安培力可以看成是大量運動電荷受

2、到洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).(1) 洛倫茲力的大小公式：F=qvB.(2) 條件：電荷在垂直于磁場方向上運動.(3) 推導(dǎo)：設(shè)有一段長度為l的通電導(dǎo)線，橫截面積為S,單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷的電荷量為q,定向移動的平均速度為v,垂直丁磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，如圖6-2-1所示.導(dǎo)體所受安培力F=BIL導(dǎo)體中的電流I=nqSv導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)N=nSJ由以上各式可推得，每個電荷所受洛倫茲力的大小為F'=qvB.N圖6-2-1當(dāng)運動電荷速度v與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向的火角為0時，洛倫茲力的大小為F=qBvsinQ洛倫茲力的方向判定左手定則伸開左手，拇指與其余四指垂

3、且處丁同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心,四指指向正電荷運動的方向,那么擔(dān)也聽指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方I基礎(chǔ)自測思考判斷運動電荷在磁場中一定受力的作用.(X)提示速度方向與磁場方向平行時不受力的作用.正電荷所受洛倫茲力的方向與磁場方向相同.(X)提示洛倫茲力方向與磁場方向垂直.負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向與磁場方向垂直.(V)洛倫茲力既可改變運動電荷的運動方向，乂可改變速度大小.(X)提示洛倫茲力只改變運動電荷的方向.電荷垂直磁場運動時，洛倫茲力最小，平行磁場運動時洛倫茲力最大.(X)提示電荷垂直磁場運動時洛倫茲力最大.洛倫茲力始終與帶電粒子的運動方向垂直，故洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功.(V)洛倫

4、茲力在勻強(qiáng)磁場中一般是變力，而電場力在勻強(qiáng)電場中是包力.(V)(多選)下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：46242224】所有電荷在電場中都要受到電場力的作用所有電荷在磁場中都要受到洛倫茲力的作用一切運動電荷在磁場中都要受到洛倫茲力的作用運動電荷在磁場中，只有當(dāng)垂直丁磁場方向的速度分量不為零時，才受到洛倫茲力的作用AD電荷在電場中受電場力F=qE,不管運動還是靜止都一樣，故A對；電荷在磁場中的運動方向與磁場不平行時則一定受洛倫茲力作用.關(guān)丁電荷在磁場中的運動速度、磁場和電荷受到的洛倫茲力三者之間的方向關(guān)系，其中正確的是（）A根據(jù)左手定則，A中電荷所受洛倫茲力方向向下，A正確；B中電荷所受洛倫茲力方

5、向向下，B錯誤；C中電荷運動方向與磁場方向平行，不受洛倫茲力,C錯誤；D中電荷所受洛倫茲力方向垂直紙面向外，D錯誤.運動電荷在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明磁場對運動電荷有力的作用.將陰極射線管的兩極與高壓電源連接后，加上如圖所示的磁場，可觀察到從負(fù)極向右射出的高速電子流（電子帶負(fù)電）+的偏轉(zhuǎn)情況是（）'平行紙面向上偏轉(zhuǎn)B.平行紙面向下偏轉(zhuǎn)C.垂直紙面向內(nèi)偏轉(zhuǎn)D.垂直紙面向外偏轉(zhuǎn)D電子流受到洛倫茲力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn),電子流帶負(fù)電，應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力時，四指應(yīng)指向電子流運動的反方向,磁感線穿過掌心，則拇指垂直丁紙面向外，故電子流垂直紙面向外偏轉(zhuǎn)，選項D正確.合作探究攻重難洛倫茲力的方向洛倫茲力的

6、方向：電荷的運動方向與磁場方向垂直時，由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場方向垂直，乂與電荷的運動方向垂直，即洛倫茲力垂直丁v和B兩者所決定的平面.1. 洛倫茲力方向的決定因素：電荷的電性（正、負(fù)）、速度方向、磁場的方向.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?2. 洛倫茲力的做功情況：由丁洛倫茲力的方向總是跟運動電荷的速度方向垂直，所以洛倫茲力對運動電荷不做功，洛倫茲力只改變電荷速度的方向，不改變速度的大小.(1) 卜例如圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、電荷的運動速度為v和磁場對電荷的作用力F的相互關(guān)系圖中，畫得

7、正確的是（其中B、F、v兩兩垂直）（）C由丁B、F、v兩兩垂直，根據(jù)左手定則得：A、B、D選項中所受洛倫茲力的方向都與圖示F的方向相反，故A、B、D錯誤，C正確.根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力方向的三點注意洛倫茲力必垂直丁v、B方向決定的平面.(2) v與B不一定垂直，當(dāng)不垂直時，磁感線不再垂直穿入手心.(3) 當(dāng)運動電荷為負(fù)電荷時，四指應(yīng)指向其運動方向的反方向.(1) 針對訓(xùn)練在地球的赤道附近，宇宙射線中的一個帶負(fù)電的粒子垂直丁地面射向赤道，那么在地磁場的作用下，該粒子的偏轉(zhuǎn)方向?qū)⑹?)【導(dǎo)學(xué)號：46242225】向東B.向西C.向南D.向北B地磁場在赤道處方向為由南向北，帶負(fù)電的粒子速度豎直向下

8、，根據(jù)左手定則可知洛倫茲力方向向西，則粒子向西偏轉(zhuǎn)，故B對.洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小只有運動電荷受洛倫茲力，靜止電荷不受洛倫茲力.當(dāng)v與B垂直時，F(xiàn)=qvB.當(dāng)v與B夾角為0時，F(xiàn)=qvBsin0.其中M0°或0=180°時，F(xiàn)=0,即v與B平行時運動電荷不受洛倫茲力；M90°時，F(xiàn)=qvB,即洛倫茲力最大.洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別洛倫茲力是指單個運動帶電粒子所受的磁場力，而安培力是指通電直導(dǎo)線所受到的磁場力. 洛倫茲力包不做功，而安培力可以做功. 聯(lián)系安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋. 大小關(guān)系：F安=NF洛(N是導(dǎo)體中定向運動

9、的電荷數(shù)). 方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進(jìn)行判斷.，例回在圖6-2-2中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,帶電粒子的速率均為v,所帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向.圖6-2-2思路點撥：用左手定則T判斷洛倫茲力的方向|根據(jù)公式F=qv±Bt求洛倫茲力的大小虹解析(1)因v±B,所以F=qvB,方向與v垂直向左上方.v與B的火角為30,將v分解成垂直磁場的分量和平行磁場的分量，v±=vsin130,F=qvBsin30=2qvB,萬向垂直紙面向里.(2) 由丁v與B平行，所以不受洛倫茲力.(3) v與B

10、垂直，F(xiàn)=qvB,方向與v垂直向左上方.答案qvB垂直v向左上方(1) 1qvB垂直紙面向里不受洛倫茲力qvB垂直v向左上方對洛倫茲力大小的認(rèn)識相對丁磁場靜止的電荷或雖然運動但運動方向與磁場方向平行的電荷不受洛倫茲力的作用.只有相對丁磁場運動，且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受洛倫茲力的作用.(2) 洛倫茲力的一般表達(dá)式F=qvBsin0中，。為B與v的火角，v為運動電荷相對丁磁場的速度.(3) 洛倫茲力與重力、彈力、摩擦力、電場力等都屆丁性質(zhì)力，在研究電荷或帶電體的運動，進(jìn)行受力分析時，不能漏掉洛倫茲力.針對訓(xùn)練帶電油滴以水平向右速度v0垂直進(jìn)入磁場，恰做勻速直線運動，如圖6-2-3所示，

11、若油滴質(zhì)量為m,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則下述說法正確的是()圖6-2-3a.油滴必帶正電荷，電荷量為mg油滴必帶正電荷，荷質(zhì)比qmvob油滴必帶負(fù)電荷，電荷量為嘩V0B油滴帶什么電荷都可以，只要滿足q=堅V0BC由丁帶電的油滴進(jìn)入磁場中恰做勻速直線運動.且受到的重力向下，洛倫茲力方向必定向上.由左手定則可知油滴一定帶負(fù)電荷，且滿足mgqv0B=0.所mg以q=一天日，故C正確.V0B當(dāng)堂達(dá)標(biāo)固雙基1.（多選）如圖6-2-4所示，一陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出.當(dāng)在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時，發(fā)現(xiàn)射線的徑跡向下彎曲，則（）【導(dǎo)學(xué)號：46242226】導(dǎo)線中的電流從A到B導(dǎo)線中的電流從B到A若要使

12、電子束的徑跡向上彎曲，可以改變AB中的電流方向來實現(xiàn)電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)圖6-2-4BC由丁電子帶負(fù)電荷，根據(jù)左手定則，四指應(yīng)指左方，根據(jù)電子的偏轉(zhuǎn)方向可以確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向為垂直紙面向里，根據(jù)安培定則知，導(dǎo)線中的電流方向為從B到A,如果導(dǎo)線中電流的方向相反，貝U其產(chǎn)生的磁場方向也相反，會影響電子的偏轉(zhuǎn)方向，所以選項B、C正確，A、D錯誤.2.關(guān)丁帶電粒子在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的運動，下列說法正確的是（）帶電粒子沿電場線射入，電場力對帶電粒子做正功，粒子動能一定增加帶電粒子垂直丁電場線方向射入，電場力對帶電粒子不做功，粒子動能不變帶電粒子沿磁感線方向射入，洛倫茲力對帶電粒子做正

13、功，粒子動能一定不變不管帶電粒子怎樣進(jìn)入磁場，洛倫茲力對帶電粒子都不做功，粒子動能不變D帶電粒子在電場中受到的電場力F=qE,只與電場有關(guān)，與粒子的運動狀態(tài)無關(guān)，功的正負(fù)由0角（力與位移方向的火角）決定，對選項A,只有粒子帶正電時才成立，A錯誤.垂直射入勻強(qiáng)電場的帶電粒子，不管帶電性質(zhì)如何，電場力都會做正功，動能增加，B錯.帶電粒子沿磁感線方向射入，不受洛倫茲力作用，第6頁粒子做勻速直線運動，洛倫茲力不做功，C錯.不管帶電粒子怎樣進(jìn)入磁場，由丁洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，故洛倫茲力對帶電粒子始終不做功，粒子動能不變，D正確.如圖6-2-5所示，表面粗糙的斜面固定丁水平地面上，并處丁方向垂直

14、紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.質(zhì)量為m、帶電量為+Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑.在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是（）圖6-2-5滑塊受到的摩擦力不變滑塊到達(dá)地面時的動能與B的大小無關(guān)滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下B很大時，滑塊可能靜止丁斜面上C據(jù)左手定則可知，滑塊受到垂直斜面向下的洛倫茲力，C對.隨著滑塊速度的變化，洛倫茲力大小變化，它對斜面的壓力大小發(fā)生變化，故滑塊受到的摩擦力大小發(fā)生變化，A錯.B越大，滑塊受到的洛倫茲力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，據(jù)動能定理，滑塊到達(dá)地面時的動能就越小，B錯.由丁開始滑塊不受洛倫茲力時就能下滑，所以無論B多大，滑塊都不可能靜止在斜面上，D錯.如圖6-2-6所示，質(zhì)量為m的帶正電的小球能沿豎直的絕緣墻豎直下滑，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向水平，并與小球運動方向垂直.若小球帶電荷量為q,球與墻間的動摩擦因數(shù)為禹則小球下滑的最大速度為,最大加速度為.圖6-2-6解析小球沿墻豎直下滑，由左手定則可知小球所受洛倫茲力方