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1、物理教案磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用力 选修3-1第三章35磁场对运动电荷的作用 一、教材分析洛仑兹力的方向是重点，试验结合理论探究洛仑兹力方向，再由安培力的表达式推导出洛仑兹力的表达式的过程是培育学生逻辑思维实力的好机会，肯定要让全体学生都参加这一过程。二、教学目标：（一）学问与技能1、理解洛伦兹力对粒子不做功.2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题.知道质谱仪的工作原理。4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理、及用途。（二）过程与方法通过综合运用力学
2、学问、电磁学学问解决带电粒子在复合场（电场、磁场）中的问题.培育学生的分析推理实力.（三）情感看法与价值观通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程。三、教学重点难点重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题.难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.四、学情分析本节是安培力的持续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，还是力学分析中重要的一部分。学好本节，对以后力学综合中涉及洛伦兹力的分析，对利用功能关系解力学问题，有很大的帮助。五、教学方法试验视察法、逻辑推理法、讲解法六、课前打算1、学生的打算：仔细预习课本及学案内容2、老师的打算
3、：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延长拓展学案演示试验七、课时支配：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结怀疑（二）情景引入、展示目标前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思索两个问题：（1）如图，判定安培力的方向若已知上图中：B=4.010-2T，导线长L=10cm，I=1A。求：导线所受的安培力大小？（2）电流是如何形成的？电荷的定向移动形成电流。磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。演示试验用阴极射线管探讨磁场对运动电荷的作用。如图3.5-1说明电子射线管的原理：从阴极
4、放射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。试验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发觉电子束运动轨迹发生了弯曲。分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。（三）合作探究、精讲点播1、洛伦兹力的方向和大小运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。方向（左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的
5、方向。假如运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。思索：1、试推断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。甲乙丙丁下面我们来探讨B、v、F三者方向间的相互关系。如图所示。结论：F总垂直于B与v所在的平面。B与v可以垂直，可以不垂直。洛伦兹力的大小若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。这段导体所受的安培力为F安=BIL电流强度I的微观表达式为I=nqSv这段导体中含有自由电荷数为N=nLS。安培
6、力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力，这段导体中含有的自由电荷数为nLS，所以每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为，则电荷所受的洛伦兹力大小为上式中各量的单位：为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T）思索与探讨：同学们探讨一下带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？老师引导学生分析得：洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向，因此洛伦兹力只变更速度的方向，不变更速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功。思索：2、电子的速率v=3106m/s，垂直射入B=0.10T的匀强磁场中
7、，它受到的洛伦兹力是多大？3、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球四周的空间时，将_A竖直向下沿直线射向地面B相对于预定地面对东偏转C相对于预定点稍向西偏转D相对于预定点稍向北偏转2、电视显像管的工作原理在图3.54中，如图所示：（1）要是电子打在A点，偏转磁场应当沿什么方向？垂直纸面对外（2）要是电子打在B点，偏转磁场应当沿什么方向？垂直纸面对里（3）要是电子打从A点向B点渐渐移动，偏转磁场应当怎样改变？先垂直纸面对外并渐渐减小，然后垂直纸面对里并渐渐增大。学生阅读教材，进一步了解显像管的工作过程。（四）反思总结、当堂检测（五）发导学案、布置作业
8、完成P103“问题与练习”第1、2、5题。书面完成第3、4题。九、板书设计1、洛伦兹力的方向：左手定则2、洛伦兹力的大小：3、电视显像管的工作原理十、教学反思“思索与探讨”在课堂上可组织学生开展小组探讨，依据线索的实际状况敏捷铺设台阶，让不同层次的学生在探讨中有比较深刻的感受，然后通过沟通发言得出正确结论。临清三中物理朱广明盛淑贞选修3-1第三章35磁场对运动电荷的作用课前预习学案 一、预习目标1、知道什么是洛伦兹力。2、利用左手定则会推断洛伦兹力的方向。3、驾驭垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。4、了解电视机显像管的工作原理。二、预习内容1运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做
9、。2洛伦兹力的方向的推断左手定则：让磁感线手心，四指指向的方向，或负电荷运动的，拇指所指电荷所受的方向。3洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式。4洛伦兹力对运动电荷，不会电荷运动的速率。5显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成。三、提出怀疑课内探究学案一、学习目标1、利用左手定则会推断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。2、驾驭洛伦兹力大小的推理过程。3、驾驭垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。二、学习过程例1试推断图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.解答：甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上；乙中正电荷所
10、受的洛伦兹力方向向下；丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者；丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里。例2：来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球四周的空间时，将（）A竖直向下沿直线射向地面B相对于预定地面对东偏转C相对于预定点稍向西偏转D相对于预定点稍向北偏转解答：。地球表面地磁场方向由南向北，电子是带负电，依据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西。故C项正确例3：如图3所示，一个带正电q的小带电体处于垂直纸面对里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应当（）
11、A使B的数值增大B使磁场以速率vmgqB，向上移动C使磁场以速率vmgqB，向右移动D使磁场以速率vmgqB，向左移动解答：为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大B，静止电荷在磁场里不受洛伦兹力，A不行能；磁场向上移动相当于电荷向下运动，受洛伦兹力向右，不行能平衡重力；磁场以V向右移动，等同于电荷以速率v向左运动，此时洛伦兹力向下，也不行能平衡重力。故B、C也不对；磁场以V向左移动，等同于电荷以速率v向右运动，此时洛伦兹力向上。当qvBmg时，带电体对绝缘水平面无压力，则vmgqB，选项D正确。三、反思总结 四、当堂检测1.一个电子穿过某一空间而未发生偏转，
12、则（）A此空间肯定不存在磁场B此空间可能有方向与电子速度平行的磁场C此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D以上说法都不对2.一束带电粒子沿水平方向飞过静止的小磁针的正上方，小磁针也是水平放置，这时小磁针的南极向西偏转，则这束带电粒子可能是（）A由北向南飞行的正离子束B由南向北飞行的正离子束C由北向南飞行的负离子束D由南向北飞行的负离子束3.电子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则（）A磁场对电子的作用力始终不做功B磁场对电子的作用力始终不变C电子的动能始终不变D电子的动量始终不变4.如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面对外的是（）5.如图所示，空间有磁感应强度为B，方向竖直向
13、上的匀强磁场，一束电子流以初速v从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力），则在磁场区域内必需同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小与方向应是（）AB/v，方向竖直向上BB/v，方向水平向左CBv，垂直纸面对里DBv，垂直纸面对外 课后练习与提高1有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是（）A电荷在磁场中肯定受磁场力的作用B电荷在电场中肯定受电场力的作用C电荷受电场力的方向与该处的电场方向一样D电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向垂直2假如运动电荷在磁场中运动时除磁场力作用外不受其他任何力作用，则它在磁场中的运动可能是（）A匀速圆周运动B匀变速直线运动C变加速曲线运
14、动D匀变速曲线运动3电子束以肯定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性改变的电流，如图所示，则电子束在螺线管中做（）A匀速直线运动B匀速圆周运动C加速减速交替的运动D来回振动4带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是A只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同()B假如把+q改为-q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小不变C洛伦兹力方向肯定与电荷速度方向垂直,磁场方向肯定与电荷运动方向垂直D粒子只受到洛伦兹力的作用.不行能做匀速直线运动5如图，是电视机的像管的结构示意图,荧光屏平面位于坐标平面xoy，y轴是显像管的纵轴线,位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电
15、子逸出,这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向十y方向射出.构成了显像管的“电子枪”。假如没有其他力作用,从电子枪放射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原O使荧光屏的正中间出现一个亮点。当在显像管的管颈处的较小区域(图中B部分)加沿z方向的磁场(偏转磁场),亮点将偏离原点0而打在x轴上的某一点,偏离的方向和距离大小依靠于磁场的磁感应强度B。为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线(电子束的水平扫描运动)，偏转磁场的磁感应强度随时间改变的规律是图中() 6如图所示，带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动，它向左或向右运动通过最低点时（）速度相同B加速度相同C
16、所受洛伦兹力相同D轨道给它的弹力相同7两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：4，电荷量之比为1：2，则两带电粒子受洛伦兹力之比为（）A2：1B1：1C1：2D1：4 选修3-1第三章35磁场对运动电荷的作用答案预习内容1洛伦兹力2垂直穿入正电荷运动反方向洛伦兹力3FqvBsin4不做功变更5马鞍形当堂检测1、B；2、AD；3、C；4、C；5、C；课后练习与提高1、2、3、4、5、6、B7、C 磁场对运动电荷的作用力说课稿 磁场对运动电荷的作用力说课稿 各位评委、各位老师： 大家好！ 我叫XXX，来自XX市XX中学。 一、教材分析 我说课的题目是“磁场对运动
17、电荷的作用力”选自2022年人教版物理选修3-1第三章“磁场”第五节的内容，是本章的重点内容之一；本章讲解并描述磁场的基础学问，它是中学物理电磁学基础，本节的主要内容是什么是洛仑兹力、洛伦兹力的方向判定和大小的计算。它是在安培力基础上，进一步形成新的学问点，又是带电粒子在磁场中运动的学问打算，而通过本节学习，在驾驭学问的基础上，还可以提高学生的分析、推理和推导实力，发展他们综合运用学问的实力。安培力的学习，是本课新学问学习的必备基础。学生经过前面学习发展的空间想象实力是学习洛仑兹力方向的实力基础。而本节还要应用电学中学过的电流强度的微观表达式，及电场力的学问；另外还要应用高一平衡状态学问。对学
18、生综合运用学问的实力要求很高。此外演示试验干脆使学生参加到探究学问的过程，体验学习物理的乐趣。 二、教学目标 为了提高全体学生的科学素养，从三维目标培育学生，依据新课改精神，结合新课标提出以下教学目标： 1学问与技能 1）知道什么是洛伦兹力。 2）利用左手定则会推断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。 3）知道洛伦兹力大小的推理过程。 4）驾驭垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。 5）了解电视机显像管的工作原理。 2过程与方法 1）通过演示试验，培育学生的视察实力。 2）通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培育学生的分析推理实力。 3情感、看法与价值观 让学生仔细体会科学探讨
19、最基本的思维方法：“推理假设试验验证” 三、重点难点 1、教学重点 1）利用左手定则会推断洛伦兹力的方向。 2）驾驭垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。 2、教学难点 1）利用F安BIL和InqvS推导出洛仑兹力的公式F洛qvB。 2）洛伦兹力方向的推断。 四、教学方法 物理学是以试验为基础的，重在启发思维，教学方法让学生在老师的指导下，通过演示试验使学生感受到磁场可以使运动的电荷发生偏转，并引导学生依据现象分析缘由，使学生体验发觉学问的乐趣，使学生全面了解教材。因此，这节课可采纳综合运用直观演示、讲授、探讨等手段多种教学方法。在教学中，加强师生间的双向互动环节，启发引导学生主
20、动思维。 五、学习方法 学生是课堂的主体，现代教化更重视在教学中对学生的学法指导，本节课教学过程中要留意以安培力的学问为基础，引导学生对磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用理解。在试验中找出磁场对运动电荷的作用力的规律。巧用提问，评价激活学生的主动性调动起课堂活跃气氛，让学生在轻松，自主，探讨的学习环境下完成学习任务。最终让学生自由发言，举诞生活中一些有关洛仑兹力应用的例子，做到，在从实践到理论，从理论到实践。 六、教学程序 从以上分析，教学中以了解、学习探讨物理问题的方法为基础，驾驭学问为中心，培育实力为方向，紧抓重点突破难点，
21、设计教学程序如下： 1、新课导入（这部分教学大约须要3、4分钟） （复习提问）前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面提出问题： （1）判定安培力的方向和计算安培力的大小？学生自由回答 （2）电流是如何形成的？学生自由回答， （3）磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？启发学生体验思索，让学生的思维进入新课的轨道。 2、新课教学（这部分教学大约需30分钟）由此我们就会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用。 从演示试验中可以视察到：阴极射线（电子流）在磁场中发生偏转，即试验证明白磁场对运动电荷有力的
22、作用，这一力称为洛仑兹力 （一）洛仑兹力的方向 依据左手定则确定安培力方向的方法，迁移到用左手定则判定洛仑兹力的方向，特殊要留意四指应指向正电荷的运动方向；若为负电荷，则四指指向运动的反方向，带电粒子在磁场中运动过程中，洛仑兹力方向始终与运动方向垂直 （二）洛仑兹力的大小 依据通电导线所受安培力的大小FBIL，结合导体中电流的微观表达式Inqvs，让学生推导出：当带电粒子垂直于磁场的方向上运动时所受洛仑兹力大小FqvB，假如粒子运动方向不与磁场方向垂直时，即当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为，同学们可依据今日所学内容推导出它受的洛仑兹力大小和方向吗？同学们分组绽开探讨
23、，最终得出结论FqvBsin。当带电粒子平行磁场方向运动时，不受洛仑兹力带电粒子在磁场中运动所受的洛仑兹力的大小和方向都与其运动状态有关 运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用，运动状态会发生改变，其运动方向会发生偏转请同学们思索，洛仑兹力会变更带电粒子速度大小吗？洛仑兹力对带电粒子是否做功？老师引导学生分析得：洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向，因此，洛伦兹力只变更速度的方向，不变更速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功。 （二）电视显像管的工作原理 引导学生阅读教材，通过与学生互动沟通的方式得出电视显像管的工作原理 3、巩固与练习 为使学生所学学问具有稳定性，并使学问顺当迁
24、移，在本节课上支配58分钟的时间进行巩固和练习，详细做法是：先留2分钟时间让学生回顾一下课本和黑板上的学问内容，接着做几个练习，然后评讲。 4、课堂小结 对本节课所学的主要学问做一个简洁的总结，以加深学生对学问结构的印象 5、布置作业 完成P98“问题与练习”第1、2、5题。书面完成第3、4题。 在以上设计中，我力求“以学生发展为本”的教学理念，主动提倡“自主探究”的学习方式，落实以学生为主体地位，促进学生主动学习。当然实际教学中，还要依据学生的须要和课堂上的实际状况刚好调整学习活动，不断反思和总结。在此，还请各位领导、同行提出珍贵看法，感谢大家。 祝大家身体健康，工作顺当！ 磁场对运动电荷的
25、作用力教案 第5节磁场对运动电荷的作用力要点一由安培力公式推导洛伦兹力公式如图353所示，图353直导线长L，电流为I，导线中运动电荷数为n，截面积为S，电荷的电荷量为q，运动速度为v，则安培力FILBnF洛所以洛伦兹力F洛FnILBn因为INqSv(N为单位体积的电荷数)所以F洛NqSvLBnNSLnqvB，式中nNSL，故F洛qvB.要点二洛伦兹力方向的探讨1确定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向当电荷电性肯定时，其他两个因素中，假如只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反；假如同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变2在探讨电荷的运动方向与磁场方向
26、垂直的状况时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所确定的平面3(1)推断负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力的方向，四个手指要指向负电荷运动的反方向(2)电荷运动的速度v和B不肯定垂直，但洛伦兹力肯定垂直于磁感应强度B和速度v.洛伦兹力和静电力的异同点有哪些？洛伦兹力静电力力的概念磁场对在其中的“运动”电荷的作用力电场对放入其中的电荷的作用力产生条件磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷将不受洛伦兹力电场中的电荷无论静止还是沿任何方向运动都要受到静电力方向“横向力”方向由电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向确定，方向之间关系遵循左手定则洛伦
27、兹力方向肯定垂直于磁场方向以及电荷运动方向“纵向力”方向由电荷正负、电场方向确定正电荷受力方向与电场方向一样，负电荷受力方向与电场方向相反大小当vB时，FqvB当vB时，F0当v与B夹角时，FqvBsinFqE做功状况肯定不做功可能做正功，可能做负功，也可能不做功 一、洛伦兹力的方向推断【例1】来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球四周的空间时，将()A竖直向下沿直线射向地面B相对于预定地点，稍向东偏转C相对于预定地点，稍向西偏转D相对于预定地点，稍向北偏转答案B解析地球表面地磁场方向由南向北，质子带正电依据左手定则可判定，质子在赤道上空竖直下落过程
28、中受到的洛伦兹力方向向东故选B.图354 二、洛伦兹力与静电力【例2】如图354所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面对里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动比较它们的重力Ga、Gb、Gc的关系，正确的是()AGa最大BGb最大CGc最大DGc最小答案C解析因带电油滴a静止，故a不受洛伦兹力作用，只受重力和静电力作用；依据平衡条件可知油滴肯定带负电，设油滴带电荷量为q，则GaqE带电油滴b除受重力和竖直向上的静电力作用外，还受到竖直向下的洛伦兹力F洛，因做匀速运动，故依据平衡条件可得GbqEF洛带电油滴c除受重力和竖直向上的
29、静电力作用外，还受到竖直向上的洛伦兹力F洛，因做匀速运动，故依据平衡条件可得GcqEF洛比较式可以看出GcGaGb，选项C正确带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及其初始状态的速度，因此应把带电粒子的运动状况和受力状况结合起来进行分析，当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时，带电粒子做匀速直线运动或静止. 1.试推断下列图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是()答案A解析A图中带电粒子受力方向向上；B图中带电粒子受力方向向外；C图中带电粒子受力方向向左；D图中带电粒子受力方向向里2.图355在高真空的玻璃管中，封有两个电极，当加上高电压后，会从阴极射出一束高速电子流，称为阴
30、极射线如在阴极射线管的正上方平行放置一根通以强电流的长直导线，其电流方向如图355所示则阴极射线将会()A向上偏斜B向下偏斜C向纸内偏斜D向纸外偏斜答案A3洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系？洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？洛伦兹力对带电粒子是否做功呢？答案洛伦兹力的方向总与粒子的运动方向垂直，但粒子的运动方向可以不与磁场方向垂直结论是：洛伦兹力的方向总与磁场方向和粒子的运动方向所确定的平面垂直洛伦兹力总与粒子的运动方向垂直，因此，洛伦兹力不对带电粒子做功，不变更粒子运动的速度大小，但可以变更粒子的运动方向4如图356所示，图356是磁流体发电机的示意图，两极板间的匀强磁场磁
31、感应强度为B0.5T，极板间距d20cm，假如要求该发电机的输出电压为U20V，则离子的速率为多少？答案200m/s解析等离子体以肯定速度进入磁场后，在洛伦兹力作用下正离子向上极板偏转，负离子向下极板偏转，上下极板因聚集了异种电荷从而使两板之间产生电压，当离子在两极间匀速运动时，电压达到稳定此时有qUdqvB，得vUBd，代入数据得v200m/s. 题型一洛伦兹力的考查如图1所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球，整个装置水平匀速向右运动，垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端口飞出，则()图1A小球
32、带正电荷B小球从进入磁场到飞出端口前的过程中小球做类平抛运动C小球从进入磁场到飞出端口前的过程中洛伦兹力对小球做正功D小球从进入磁场到飞出端口前的过程中管壁的弹力对小球做正功思维步步高如何推断小球的带电性质？小球的运动轨迹是什么形态？小球受到的洛伦兹力的方向向哪？洛伦兹力是不是对小球做了功？解析小球在竖直方向上向上运动，说明洛伦兹力的一个分力的方向肯定向上并且大于自身的重力，依据左手定则可以推断小球带正电；竖直方向上做匀加速运动，水平方向上做匀速运动，所以小球的合运动为类平抛运动；小球受到的洛伦兹力的方向和运动方向垂直，不做功答案ABD拓展探究如图2所示，图2光滑的水平桌面放在方向竖直向下的匀
33、强磁场中，桌面上平放着一根一端开口、内壁光滑的试管，试管底部有一带电小球在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是()A小球带正电B小球运动的轨迹是抛物线C洛伦兹力对小球做正功D维持试管匀速运动的拉力F应渐渐增大答案ABD洛伦兹力的方向始终和带电粒子的运动方向垂直，带电粒子受到的洛伦兹力对粒子不做功，不会变更粒子的速度大小，只会变更粒子的速度方向. 题型二带电粒子在磁场中运动的轨道半径和周期2022年10月22日，欧洲粒子物理探讨中心(CERN)建立的大型强子对撞机21日实行启用典礼，标记着对撞机正式启用环型对撞机是探
34、讨高能粒子的重要装置如图3所示，正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是() 图3A对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越大B对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越小C对于给定的带电粒子和磁感应强度B，加速电压U越大，粒子运动的周期越大D对于给定的带电粒子和磁感应强度B，不管加速电压U多大，粒子运动
35、的周期都不变思维步步高带电粒子在磁场中运动遵循什么规律？正负离子为什么要分成两束进入环状空腔？进入环状空腔后作什么运动？正负离子能否同时到达碰撞区？解析环形空腔的半径保持不变，当电压不变时，粒子进入磁场的速度相同，依据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式：RmvqB，比荷越大，B应当越小；当带电粒子确定后，加速电压越大，粒子进入磁场速度越大，比荷确定，所以磁感应强度应当越大，依据周期公式T2mqB，可得磁感应强度的增大会使周期变小答案B拓展探究如图4所示，图4在一匀强磁场中有三个带电粒子，其中1和2为质子、3为粒子的径迹它们在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，三者轨道半径r1r2r3，并相
36、切于P点设T、v、a、t分别表示它们做圆周运动的周期、线速度、向心加速度以及各自从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN所经验的时间，则()AT1T2T3Bv1v2v3Ca1a2a3Dt1t2t3答案ACD带电粒子在磁场中运动的常见问题：轨迹问题：带电粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力供应向心力，粒子做匀速圆周运动半径问题：带电粒子在磁场中的运动，轨道半径的表达式：RmvqB，由以上各个物理量确定粒子做匀速圆周运动的周期公式：T2mqB，由粒子的比荷和磁感应强度确定. 一、选择题1如下图所示，磁场方向、电荷的运动方向、电荷所受洛伦兹力的方向两两垂直，则正确的是()答案D2如图5所示，图5在真空中，水
37、平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动状况是()A沿路径a运动B沿路径b运动C沿路径c运动D沿路径d运动答案B解析由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误3.图6每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地变更这些射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有非常重要的意义假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面对赤道射来(如图6
38、所示，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地球北极)，在地球磁场的作用下，它将()A向东偏转B向南偏转C向西偏转D向北偏转答案A解析地球表面地磁场方向由南向北，带正电的粒子自赤道上空下落过程所受洛伦兹力可由左手定则判知向东，故A正确4图7所示是电子射线管示意图接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，则下列措施中可采纳的是()图7A加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C加一电场，电场方向沿z轴负方向D加一电场，电场方向沿y轴正方向答案B解析若加一磁场，电子受到洛伦兹力的作用，亮线向下偏转，说明洛伦
39、兹力方向向下，又因电子沿x轴正向射出，由左手定则知磁场方向应沿y轴正方向，A错，B对；若加一电场电子应受到向下的静电力作用，故电场方向沿z轴正向，C、D均错5如图8所示，图8一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示，现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而变更，则()A若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0B若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0C若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0D若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0答案AD解析若磁场方向指向纸里，由左手定则可推断洛
40、伦兹力方向与库仑力方向相反，则带负电粒子做圆周运动的向心力减小，由于半径不变，其速度减小，周期变大，故A对B错；若磁场方向指向纸外，洛伦兹力与库仑力方向相同，其速度要增大，周期变小，故C错D对6如图9所示，图9连接两平行金属板的导线的一部分CD与另一回路的一段导线GH平行且均在纸面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面对里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线受到力F的作用则()A若等离子体从右方射入，F向左B若等离子体从右方射入，F向右C若等离子体从左方射入，F向左D若等离子体从左方射入，F向右答案AD解析等离子体指的是整体显电中性，内部含有等量的正、负电荷的气态离子群体当等离子体
41、从右方射入时，正、负离子在洛伦兹力的作用下将分别向下、上偏转，使上极板的电势低于下极板，从而在外电路形成由D流向C的电流，这一电流处在通电导线GH所产生的磁场中，由左手定则可知，它受到的安培力的方向向左，所以A项对，B项错；同理可分析得知C项错，D项对7如图10所示，图10一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面对右运动，飞离桌子边缘A，最终落到地板上设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度大小为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为x2，着地速度大小为v2.则下列结论不正确的是()Ax1x2Bt1t2Cv1v2Dv1和v2相等答案C二、计算论述题8.图11竖
42、直的平行金属板A、B相距d，板长为l，板间电压为U.垂直纸面对里的磁感应强度为B的匀强磁场分布在两板之间，如图11所示一带电荷量为q、质量为m的油滴从上方下落并从两板中心P点进入板内空间已知刚进入时静电力恰等于磁场力，最终油滴从一板的下端点离开，求油滴离开场区时速度的大小答案2glU2B2d2qUm解析带电体在场区的运动轨迹和受力状况如右图所示洛伦兹力F是变力，由W=Ek，得，由题给条件，刚入场区时，E=，解得u=2glU2B2d2qUm9如图12所示，图12在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁感线垂直且水平放置的长为L的摆线，拉一质量为m、带电荷量为q的摆球试求摆球向左通过最低位置时绳上的
43、拉力F.答案3mgqB2gL解析由题意得FF洛mgmv2LmgL12mv2F洛qvB由联立得F3mgBq2gL10如图13所示，图13a、b是两个电荷量相等的异种点电荷，其中a带正电，b带负电，其连线的中心为O，MN是中垂线，两电荷的连线与中垂线处于同一平面，均在纸面内，加一磁场后，一正电荷P能以速度v0沿中垂线MN运动，试确定所加磁场的方向及磁场的分布特点(不计重力)答案见解析解析正电荷P能沿直线MN运动，电荷P所受的静电力与洛伦兹力平衡，即合力为零，由静电力的方向及分布特点确定洛伦兹力的方向及磁场的方向和分布特点由点电荷电场的分布特点，两电荷在中垂线MN处的电场方向与MN直线垂直，方向向下
44、，其场强E为O点最强，向左、向右对称并随距离增加场强减弱故电荷在MN直线上运动时，所受的静电力方向与MN垂直并向下，大小改变是在O点时最大，向左、向右对称并随距离增大静电力减小由于静电力向下，故洛伦兹力向上并与静电力平衡，所以磁场的方向垂直于纸面对里，磁感应强度B与电场E的分布有相同的规律即O点最强，向左、向右对称分布，并随距离增加磁场的磁感应强度减小第6节带电粒子在匀强磁场中的运动要点一带电粒子在磁场中运动的轨迹1圆心的确定带电粒子进入一个有界匀强磁场后的轨迹是一段圆弧，如何确定圆心是解决问题的前提，也是解题的关键首先，应有一个最基本的思路：即圆心肯定在与速度方向垂直的直线上在实际问题中圆心
45、位置的确定极为重要，通常有两种方法：(1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图362所示，图中P为入射点，M为出射点)图362图363 (2)已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图363所示，P为入射点，M为出射点)2半径的确定和计算(如图364所示)图364利用平面几何关系，求出该圆的可能半径(或圆心角)并留意以下两个重要的几何特点：(1)粒子速度的偏向角()等于回旋角()，并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的2
46、倍(如图364)，即2t.(2)相对的弦切角()相等，与相邻的弦切角()互补，即180.3运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间可由下式表示：t360T或(t2T)要点二回旋加速器的工作原理回旋加速器的工作原理如图365所示放在A0处的粒子源发出一个带正电的粒子，它以某一速率v0垂直进入匀强磁场中，在磁场中做匀速圆周运动经过半个周期，当它沿着半圆A0A1到达A1时，我们在A1A1处设置一个向上的电场，使这个带电粒子在A1A1处受到一次电场的加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以速率v1在磁场中做匀速圆周运动我们知道，粒子的轨迹半径跟它的速率
47、成正比，因而粒子将沿着增大了的圆周运动又经过半个周期，当它沿着半圆弧A1A2到达A2时，我们在A2A2处设置一个向下的电场，使粒子又一次受到电场的加速，速率增加到v2.如此接着下去，每当粒子运动到A1A1、A3A3等处时都使它受到一个向上电场的加速，每当粒子运动到A2A2、A4A4等处时都使它受到一个向下电场的加速，那么，粒子将沿着图示的螺线回旋下去，速率将一步一步地增大图365 电偏转和磁偏转的区分有哪些？所谓“电偏转”与“磁偏转”是分别利用电场和磁场对运动电荷施加作用，从而限制其运动方向，但电场和磁场对电荷的作用特点不同，因此这两种偏转有明显的差别.磁偏转电偏转受力特征及运动规律若vB，则洛伦兹力F洛qvB，使粒子做匀速圆周运动，v的方向改变，又导致F洛的方向改变，其运动规律可由rmvqB和T2mq