2018版高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用第2节磁场对运动电荷的作用学案鲁科版选修3_1

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1、第2节　磁场对运动电荷的作用学习目标知识脉络1.通过实验，探究磁场对运动电荷的作用力．(重点)2.知道什么是洛伦兹力，能计算洛伦兹力的大小，会判断洛伦兹力的方向．(重点)3.知道洛伦兹力与安培力之间的关系，能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式．(难点)磁场对运动电荷有作用吗1．磁场对静止电荷的作用―→↓―→2．磁场对运动电荷的作用1．静止的带电粒子在磁场中也要受到磁场的作用．(×)2．带电粒子只要在磁场中运动，就一定会受到磁场的作用力．(×)电子流在磁场中偏转说明了什么问题？【提示】　磁场对运动电荷有力的作用．从安培力到洛伦兹力1．洛伦兹力(1)定义：磁场对运动电荷的作用

2、力．(2)与安培力的关系：安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力的宏观表现．2．洛伦兹力的计算公式(1)如果带电粒子速度方向与磁感应强度方向垂直，f＝qvB.(2)如果电荷运动的方向与磁场方向夹角为θ，f＝qvBsin_θ.3．左手定则：伸开左手，拇指与其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．1．电荷垂直磁场运动时，洛伦兹力最小，平行磁场运动时洛伦兹力最大．(×)2．洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力永远不做功．(√)3．洛伦兹力在匀强磁场中一般是变力，而电场力在匀强电场中是恒力．(√)

3、怎样判断负电荷在磁场中运动时受洛伦兹力的方向？【提示】　负电荷在磁场中受力的方向与正电荷受力的方向相反，利用左手定则时四指应指向负电荷运动的反方向．如图621所示，直导线长为L，导线中单位体积电荷数为n，横截面积为S，电荷的电量为q，运动速度为v，磁感应强度为B.图621探讨1：导线中的电流是多少？导线所受的安培力多大？【提示】　I＝nqSv；F＝BIL＝nqSvBL.探讨2：每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？【提示】　F洛＝＝＝qvB.1．洛伦兹力与安培力的区别和联系(1)区别：①洛伦兹力是指单个运动带电粒子所受的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力．②洛伦兹力永远不做功

4、，而安培力可以做功．(2)联系：①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释．②大小关系：F安＝NF洛(N是导体中定向运动的电荷数)③方向关系：洛伦兹力与安培力的方向均可用左手定则进行判断．2．洛伦兹力的计算公式：F＝qvBsinθ(θ为v与B的夹角)(1)当v＝0时，F＝0，即静止电荷在磁场中受到的作用力一定为0；(2)当θ＝0°或θ＝180°时，F＝0，即带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，不受洛伦兹力；(3)当θ＝90°时，F＝qvB，此时洛伦兹力最大．1．(多选)下列说法正确的是(　　)A．所有电荷在电场中都要受到电场力的作用B．所有电荷在磁场中都要受到洛

5、伦兹力的作用C．一切运动电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用D．运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，才受到洛伦兹力的作用【解析】　电荷在电场中受电场力F＝qE，不管运动还是静止都一样，故A对；电荷在磁场中的运动方向与磁场不平行时则一定受洛伦兹力作用．【答案】　AD2．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是(　　)A．带电粒子沿电场线射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定不变D．不管带电粒子怎样进入

6、磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变【解析】　带电粒子在电场中受到的电场力F＝qE，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，功的正负由θ角(力与位移方向的夹角)决定，对选项A，只有粒子带正电时才成立，A错误．垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加，B错．带电粒子沿磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动，洛伦兹力不做功，C错．不管带电粒子怎样进入磁场，由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功，粒子动能不变，D正确．【答案】　D3．关于电荷在磁场中的运动速度、磁场和电荷受到的洛伦兹力三者之间的方向关系，其

7、中正确的是(　　)【解析】　根据左手定则，A中电荷所受洛伦兹力方向向下，A正确；B中电荷所受洛伦兹力方向向下，B错误；C中电荷运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，C错误；D中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，D错误．【答案】　A4．如图622所示，各图中匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，所带电荷量均为q，试求出各图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向．图622【解析】　甲：因为v与B垂直，所以F＝qvB，方向与v垂直斜向左上方，如图．乙：v与B的夹