5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力導(dǎo)學(xué)案

1、課前預(yù)習(xí)第5節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力一、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的回顧1. 磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力， 這個(gè)力叫安培力，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？寫出安培力的表達(dá)式。2. 安培力的方向怎樣判斷？左手定則的內(nèi)容？安培力的方向與電流、磁場(chǎng)的方向有什么關(guān)系？電流的流向與電荷的運(yùn)動(dòng)方向有怎3 在第二章我們?cè)?jīng)學(xué)過電流，電流的大小是怎樣定義的? 樣的關(guān)系二、預(yù)習(xí)能掌握的內(nèi)容1. 陰極射線是一束高速運(yùn)動(dòng)的 （“質(zhì)子”、“電子”）流。課文中實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)陰極射線在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明。我們把這個(gè)力叫。2通電導(dǎo)線受到的安培力，實(shí)際上是洛侖茲力的 。3. 與安培力方向判斷類似，洛侖茲力的方向判斷也用 。4 在宏觀圖中畫出安培力的方向，

2、在微觀圖中畫出洛侖茲力的方向。（思考：如果是電子定向移動(dòng)，在微觀圖上怎樣畫電荷的速度、洛侖茲力方向）。體會(huì)左手定則判斷洛侖茲力方法。XX * X XX x x x X微觀三、預(yù)學(xué)中的疑難問題課堂互動(dòng)第5節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 知道磁場(chǎng)對(duì)電流作用（安培力）實(shí)質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用（洛侖茲力）的宏觀表現(xiàn)。2. 能根據(jù)安培力的表達(dá)式 F=BIL推導(dǎo)洛侖茲力的表達(dá)式 f=qvB，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力和知識(shí)遷移能 力。并能夠應(yīng)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。3. 理解洛侖茲力的方向由左手定則判定，并會(huì)用左手定則熟練地判定。二、學(xué)習(xí)過程1知識(shí)點(diǎn)一洛侖茲力的定義 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力叫洛侖茲力。 安培

3、力是大量電荷所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)?！咎骄炕顒?dòng)】觀察實(shí)驗(yàn)演示陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。i）不加磁場(chǎng)ii）射線與磁場(chǎng)垂直【教師釋疑】磁場(chǎng)對(duì)電流有安培力，而電流是電荷定向移動(dòng)形成的，故磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力。 大量電荷洛侖茲力集中表現(xiàn)成宏觀的安培力。2知識(shí)點(diǎn)二洛侖茲力的大小【探究討論】如何定量描述洛侖茲力的大小？可以建立如下的電流物理模型，推導(dǎo)出洛倫茲力的計(jì)算式:X XXX X X X宏觀微觀設(shè)有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S,導(dǎo)線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)的平均速率為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中v,將這段導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度B1. 這段導(dǎo)線中電流I的

4、微觀表達(dá)式是多少?2. 這段導(dǎo)體所受的安培力為多大?F=3. 這段導(dǎo)體中含有多少自由電荷數(shù)?N=4每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大小為多大？從微觀角度看，導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)的電荷受洛侖茲力作用，所有運(yùn)動(dòng)電荷受洛侖茲力的總體效應(yīng)表現(xiàn)為導(dǎo)線受的安培力，設(shè)每個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷的洛侖茲力為f，由此必然有:f=（引導(dǎo)學(xué)生分析f=qvB的適用條件）教師提問: f=qvB的適用條件如何？B的方向平行時(shí)，洛倫茲力f又怎 當(dāng)電荷速度V的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度樣？V / B現(xiàn)象） 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中一定受洛侖茲力的作用嗎？為什么？（實(shí)驗(yàn)觀察陰極射線 師生共同總結(jié)：當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷雖然在磁場(chǎng)中，但不受洛侖茲力作用當(dāng)電荷

5、運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷受洛侖茲力最大f max=qvB?！窘處熱屢伞恳话阄覀冎灰笥?jì)算垂直入射情況下洛侖茲力的大小，了解以一般角度射入磁場(chǎng)，洛侖茲力介于0與f max之間。電荷受到的洛侖茲力為零的可能情況靜止V / Bo【典題精講1】電子的速率v=3X 106 m/s，垂直射入 B=0.10 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它受到的洛倫茲力 是多大？【典題精講2】下列說法正確的是：（）A、運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，一定受到洛侖茲力的作用B、運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛侖茲力，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C電荷受到洛侖茲力，該電荷一定是運(yùn)動(dòng)的D、電荷受到洛侖茲力，該電荷相對(duì)磁場(chǎng)一定是運(yùn)動(dòng)的 3知識(shí)點(diǎn)三

6、 洛侖茲力的萬向洛侖茲力的方向也可以由左手定則判定【探究活動(dòng)】復(fù)習(xí)用安培定則判斷安培力的方向，探究用安培定則判斷洛倫茲力的方向 請(qǐng)一名學(xué)生帶領(lǐng)大家分析如圖的洛侖茲力的方向）XX. XXNXXX T 乂3XXXXXX【教師釋疑】（1） 左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指 ，并且都和手掌在 面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么，大拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。（若負(fù)電荷怎么判斷？）（2）左手定則四指的指向：與電流流向一致；與正電荷運(yùn)動(dòng)方向一致；與負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反（3）洛侖茲力的方向：一定有 F _ B ； F _v（思考：洛侖茲力做

7、功嗎？為什么？）【典題精講3】試判斷下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。XXXXXXXX* * *+孑一* * *VXXX-哎 0* * *XXXX4-甲乙丙丁4 知識(shí)點(diǎn)四 電視顯像管的工作原理【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，思考并回答問題。電子束是怎樣實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的? 問題1要是電子打在 A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？ 問題2要是電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？問題3要是電子打從 A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？ 學(xué)生閱讀教材，進(jìn)一步了解顯像管的工作過程。三、【當(dāng)堂檢測(cè)】1、 關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強(qiáng)度B及粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是（

8、）A. F、B v三者必定均保持垂直B. F必定垂直于 B V,但B不一定垂直于 vC. B必定垂直于 F、v,但F不一定垂直于 vD. v必定垂直于 F、B,但F不一定垂直于 B2、如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向里，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。則（）XXXB+-XX冥卩 1Xr1XA.若電子從右向左飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)B.若電子從右向左飛入，電子將向上偏轉(zhuǎn)C. 若電子從右向左飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn)D.若電子從左向右飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng),粒子將在3、一個(gè)長螺線管中通有電流，把一個(gè)帶電粒子沿中軸線方向射入（若不計(jì)重力影響）管中（）A.做圓周運(yùn)動(dòng)B.沿軸線來回

9、運(yùn)動(dòng)C.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D做勻速直線運(yùn)動(dòng)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(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將A.豎直向下沿直線射向地面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)課后評(píng)價(jià)第5節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力班級(jí)姓名學(xué)號(hào)注意：1 5為單項(xiàng)選擇題（每題 4分）,6、7為多項(xiàng)選擇題（每題 8分，漏選得4分）1. 一個(gè)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(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 .以上說法都不對(duì)2. 如圖所示，帶電粒子所受洛倫茲力方向垂直紙面

10、向外的是（）H e 113. 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C. Bv,垂直紙面向里B. B/v，方向水平向左 D . Bv,垂直紙面向外第3題第4題4.如圖所示，一帶負(fù)電的滑塊從粗糙斜面的頂端滑至底端時(shí)的速率為 勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并保證滑塊能滑至底端，則它滑至底端時(shí)的速率v,若加一個(gè)垂直紙面向外的（ ）A變大 B 變小 C 不變 D 條件不足，無法判斷5.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

11、通以方向隨時(shí)間而周期性變化的電流，如圖所示，則電子束在螺線管中做（）A 勻速直線運(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 .來回運(yùn)動(dòng)6 有關(guān)電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的說法中，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7.帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，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

12、子只受到洛倫茲力的作用，不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)& （8分）在用陰極射線管研究磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用的實(shí)驗(yàn)中，將陰極射線管的A、B兩極連在高壓直流電源的正負(fù)兩極上.從 A極 發(fā)射出電子，當(dāng)將一蹄形磁鐵放置于陰極射線管兩側(cè)，顯示出電子束的徑跡如圖所示，則陰極射線管的A極應(yīng)接在電源的 極 上（選填“正”或“負(fù)”）；蹄形磁鐵的C端為極（選填“N”或“ S”）。300且足夠長的光滑絕緣的斜9. （12分）質(zhì)量為0.1g的小物塊帶有5X 10-4C的電荷，放在傾角為面上，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示.物塊由靜止下滑，滑到某個(gè)位置時(shí)離開斜面，求：物塊帶何種電荷？物塊剛離開斜面時(shí)的

13、速度多大物塊從靜止到剛離開斜面的過程中做什么運(yùn)動(dòng)，斜面至少多長？第9題10 （10分）如圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)E和磁場(chǎng)B相互垂直.具有某一水平速度 v的帶電粒子將沿著圖中所示的虛線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn).具有其他速度的帶電粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這種器件能把具有速度v的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器.試證f + + + +一+3 4中X X K X X X X K x Xx x x X x m x x x第10題明帶電粒子具有速度 v =E/B時(shí)，才能沿著圖示的虛線路徑通過11. （12分）磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)示意圖，平行板之間

14、有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量的正負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，上下板之間便產(chǎn)生電壓，如果把兩板之間連上用電器，兩板就是直流電源的兩個(gè)極，若兩極板間距d=20cm,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=5T,接入額定功率 P=100W的燈泡，燈泡恰好正常發(fā)光，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻 R=400 Q,不計(jì)磁流體發(fā)電機(jī)內(nèi)阻第11題（1）圖中哪板是發(fā)電機(jī)的正極?（2）該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為多大?（3）等離子體的流速多大？12 （10分）在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一傾角為足夠長的光滑絕緣斜面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外，電場(chǎng)方向豎直向上有一質(zhì)量為m,帶電量為十q的小球靜止在斜面頂端，這時(shí)

15、小球?qū)π泵娴恼龎毫η『脼榱?，如圖所示，若迅速把電/1*«卜 丿夕«*第§ 12題場(chǎng)方向反轉(zhuǎn)豎直向下，小球能在斜面上連續(xù)滑行多遠(yuǎn)？所用時(shí)間是多 少？13. （12分）如圖所示，質(zhì)量 m=0.1g的小球，帶有q=5 XI0-4C的正電荷，套在一根與水平方向成 0 =37的絕緣桿上，小球可以沿桿滑動(dòng)，與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)卩=.4，這個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求小球無初速釋放后沿桿下滑的最大加速度和最大速度。課堂互動(dòng)答案【典題精講1】F =4.810 J4N【典題精講2】D【典題精講3】 沿紙面內(nèi)垂直速度向上、沿紙面內(nèi)垂直速度向上、垂直紙面向里、垂直紙面

16、向外【當(dāng)堂檢測(cè)】1、B 2、BD 3、D 4、B課后評(píng)價(jià)答案1234567BCCBABDBD8、負(fù)、S9、( 1)帶有負(fù)電荷.(2)垂直斜面方向有 Bqv - FN -mgcos= 0當(dāng)Fn =0時(shí)，小滑塊脫離斜面，Bqvmgcos.2(3)延斜面的分力不變a二g sin :-mg cos :Bq0.1 10 100.5 5 10*m/s = 2、3 m/s 3.4m/s.2斜面的長度至少應(yīng)是 s vm =1.2 m.2gsi na 2x10x0.5(2.3)210、證明電荷q (帶正電)剛進(jìn)入平行板間時(shí)，受到兩個(gè)力作用：一個(gè)電場(chǎng)力Fi=Ei，另一個(gè)是洛倫茲力F2=qvB,它們的方向相反.如果q能穿過兩板的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，應(yīng)有R=F2,即卩Eq =qvB,所以v說明電荷q帶負(fù)電也可以，因?yàn)?q帶負(fù)電，它受到的電場(chǎng)力和洛茲力的方向正好跟圖中所示的方向相反，只要它