2019_2020学年高中物理第3章打开电磁学的大门第2节磁场中的运动电荷学案鲁科版选修1_1.doc

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1、第2节　磁场中的运动电荷　1.通过实验，认识运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力．　2.知道影响洛伦兹力大小和方向的因素．当电荷的运动方向与磁场方向垂直时，会运用左手定则判断洛伦兹力的方向，会计算特殊情况下洛伦兹力的大小．(重点＋难点)　3.知道电子是由汤姆孙发现的．认识洛伦兹力在发现电子中的作用．　4.了解极光产生的机理，体会自然界的奥妙．一、洛伦兹力1．定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．2．方向：洛伦兹力的方向用左手定则来判断：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，且处于同一平面内．让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方

2、向(若是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向．3．大小(1)当电荷的运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力的大小：F＝qvB．(2)当电荷的运动方向与磁场方向平行时，电荷不受洛伦兹力作用F＝0．所有电荷在磁场中都受力吗？提示：不一定，只有运动电荷且速度与磁场方向不平行时，才受力的作用．二、电子的发现电子的发现与X射线和物质放射性的发现一起被称为19世纪、20世纪之交的三大发现．电子的发现为近代物理的发展奠定了重要的实验基础，同时它也突破了原子不可再分的传统思想，促使人们去探寻原子内部

3、的奥秘．三、极光的解释太阳或其他星体时刻都有大量的高能粒子放出，称为宇宙射线．地球是个巨大的磁体，当宇宙射线掠过地球附近时，带电粒子受到地磁场的作用朝地球的磁极方向运动．这些粒子在运动过程中撞击大气，激发气体原子产生光辐射，这就是极光．宇宙射线是有害的，地磁场改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到了保护作用.　对洛伦兹力的理解和方向判断1．决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．当电荷一定(电性一定)时，其他两个因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果

4、同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向不变．2．当电荷运动方向与磁场方向垂直时，由左手定则可知，洛伦兹力F的方向既与磁场B的方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即力F垂直于v与B所决定的平面．所以，已知电荷电性及v、B的方向，则F的方向唯一确定，但已知电性及B(或v)、F的方向，v(或B)的方向不能唯一确定．命题视角1　对洛伦兹力的理解　关于洛伦兹力的下列说法中正确的是(　　)8A．洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向但不一定垂直电荷运动的方向B．洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向，所以它对电荷永远不做功C．在磁场中，静止的电荷不受

5、洛伦兹力，运动的电荷一定受洛伦兹力D．运动电荷在某处不受洛伦兹力，则该处的磁感应强度一定为零[关键提醒]带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力与粒子的电性、运动速度及磁场的方向都有关．[解析]　根据左手定则可得洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向和电荷运动方向，A错误，B正确；当电荷平行磁场方向在磁场中运动时，电荷不受磁场力作用，C、D错误．[答案]　B命题视角2　洛伦兹力方向的判断　试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面向里的是(　　)[思路点拨](1)明确磁场方向，带电粒子速度方向，带电粒子电性情况．(

6、2)利用左手定则判断带电粒子所受的洛伦兹力的方向．[解析]　根据左手定则可以判断，选项A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下；选项B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上；选项C中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外；选项D中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里，D正确．[答案]　D【通关练习】1．(多选)下列关于电荷所受静电力和洛伦兹力的说法中，正确的是(　　)A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用B．电荷在电场中一定受静电力的作用C．电荷受静电力的方向与该处的电场方向一致D．电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁场方

7、向垂直解析：选BD.静止电荷在磁场中不受洛伦兹力的作用，但在电场中一定受静电力的作用，选项A错误，选项B正确；只有正电荷的受力方向与该处的电场方向一致，选项C错误；根据左手定则知运动电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁场方向垂直，选项D正确．2．如图所示，表示磁场B、电荷运动方向v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中正确的是(　　)答案：D　洛伦兹力与安培力的比较1．安培力与洛伦兹力的关系：安培力是通电导体受到的磁场力，大量电荷的定向移动形成电流，洛伦兹力是磁场对带电粒子的作用力，是对单个带电粒子的作用力，由此可见洛伦兹力

8、是安培力的微观解释，安培力是洛伦兹力的宏观表现．2．安培力和洛伦兹力的共同特征(1)安培力：当I∥B时，F＝0；洛伦兹力：当v∥B时，F＝0.8(2)安培力：当I⊥B时，F＝BIl；洛伦兹力：当v⊥B时，F＝qvB.(3)当磁感应强度B的方向与电流I的方向夹角为θ时，安培力的表达式为F＝B