－人教版選修31 3.5 運(yùn)動電荷在磁場中受到的力 學(xué)案.doc

3.5 運(yùn)動電荷在磁場中受到的力 學(xué)案【要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)】1、本節(jié)學(xué)習(xí)磁場對運(yùn)動電荷的作用力（洛倫茲力），通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng)知道洛倫茲力是安培力的微觀表現(xiàn)，會推導(dǎo)公式f=qvb，并會用此公式解答有關(guān)問題，會用左手定則解答有關(guān)帶電粒子在磁場中受力方向的問題，知道電視機(jī)顯象管的工作原理。 2、洛倫茲力的方向：和確定安培力的方向一樣，確定洛倫茲力的方向也可以用左手定則.由于電流方向規(guī)定為_定向移動的方向，所以用左手定則判斷洛倫茲力方向時，四指應(yīng)該指向_運(yùn)動的方向.磁場可以和電荷的運(yùn)動速度方向不垂直，但洛倫茲力一定既垂直于電荷的速度方向，又垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，即垂直于速度方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向所構(gòu)成的_。3、計(jì)算洛倫茲力的公式：如果電流方向與磁場方向不垂直，設(shè)磁場與電流方向的夾角等于，洛倫茲力公式為_，它表示電荷的運(yùn)動方向與磁場方向在一條直線上，電荷將_磁場的作用力；當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁場方向垂直時，電荷受到的磁場力最大等于_。4洛倫茲力與電場力的對比電荷在電場中就會受到電場力，其大小等于_，和電荷是否運(yùn)動_磁場對靜止的電荷_作用力，對運(yùn)動的電荷也_有作用力，只有對運(yùn)動方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向_的電荷才有作用力電場力移動電荷時，必然伴隨著_做功，涉及到_與其它形式的能的轉(zhuǎn)化洛倫茲力移動電荷時，對電荷_做功.5、電視機(jī)顯象管的工作原理：電視機(jī)顯象管中的電子偏轉(zhuǎn)是利用了_。產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)電場的線圈稱為_。 6、動量：是矢量，大小為質(zhì)量與速率的乘積，方向?yàn)樗俣确较颉?【范例精析】例1、一個長螺線管中通有恒定直流電，把一個帶電粒子（不計(jì)粒子重力）沿著管軸線射入管中，粒子在管中做什么運(yùn)動？ 解析：通電螺管內(nèi)部的磁場是沿管軸線的，如圖3-5-1所示，即帶電粒子的速度方向與磁感線在同一直線上（速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向之間的夾角等于00或1800），所以粒子將不受洛倫茲力，又不計(jì)粒子的重力，所以粒子將勻速直線穿過磁場區(qū)域 拓展：磁場對靜止的電荷無相互作用力，對運(yùn)動的電荷也不一定有作用力，只有當(dāng)電荷的運(yùn)動方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不在一直線上時才有洛倫茲力作用如果螺線管中通交變電流，電子如何運(yùn)動？ 例2、 如圖3-5-2所示，一陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線ab時，發(fā)現(xiàn)射線的徑跡向彎曲，則（ ）a導(dǎo)線中的電流從a到bb導(dǎo)線中的電流從b到ac若要使電子束的徑跡向上彎曲，可以改變ab中的電流方向?qū)崿F(xiàn)d電子束的徑跡與ab中的電流方向無關(guān) 解析： 電子在通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動，無論直導(dǎo)線中的電流方向如何，電子的運(yùn)動速度都是和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是垂直的根據(jù)左手定則，由于是負(fù)電荷，四指應(yīng)指向左方，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?yàn)榇怪奔埫嫦蚶锔鶕?jù)安培定則，導(dǎo)線中的電流方向?yàn)閎到a如果導(dǎo)線中的電流方向相反，則其產(chǎn)生磁場方向也相反，會影響到電子的偏轉(zhuǎn)方向，所以本題的正確選項(xiàng)是bc 拓展：本題運(yùn)動電荷帶負(fù)電，所以四指應(yīng)指向其運(yùn)動速度方向的反方向磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、粒子的速度方向中任意一個反向，都會導(dǎo)致洛倫茲力反向，如果兩個都反向，則洛倫茲力方向保持不變 例3、如圖3-5-3所示，質(zhì)量為m，帶電量為q的小球，在傾角為的光滑斜面上由靜止開始下滑，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直紙面向外，若帶電小球下滑后某個時刻對斜面的壓力恰好為零，問：（1）小球帶電性質(zhì)如何？（2）此時小球下滑的速度和位移分別是多大？ 解析：（1）小球沿斜面下滑，要對斜面的壓力為零，說明其受到的洛倫茲力應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左右定則，四指應(yīng)與小球運(yùn)動方向一致，所以小球帶正電（2）當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r，有 mgcos=bqv得小球此時的速度為 v=mgcos/bq由于小球沿斜面方向做勻加速運(yùn)動，加速度為a=gsin由勻加速運(yùn)動的位移公式 v2=2ax得x=m2gcos2/(2b2q2sin) 拓展：小球在運(yùn)動過程中只有重力做功，機(jī)械能是守恒的，隨著速度的增加，洛倫茲力隨之增大，是一個變力，但是小球在斜面方向上的合力是恒力，所以小球做勻加速運(yùn)動，故本題可以用勻變速運(yùn)動處理；當(dāng)速度達(dá)到一定值時，小球?qū)π泵娴膲毫榱悖院笮∏驅(qū)㈦x開斜面在空中運(yùn)動，所以本題的位移是小球在斜面運(yùn)動的最大位移【能力訓(xùn)練】 1關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力f、磁感應(yīng)強(qiáng)度b和粒子速度v三者方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是( b )（a）f、b、v三者必定均相互垂直（b）f必定垂直于b、v，但b不一定垂直v（c）b必定垂直于f、v，但f不一定垂直于v（d）v必定垂直于f、b，但f不一定垂直于b2如圖3-5-4所示是磁場b、負(fù)電荷速度v和磁場對運(yùn)動電荷作用力f三者方向的相互關(guān)系圖，其中正確的是（b、f和v兩兩垂直）( abc ) 3電子射入只存在磁場的空間區(qū)域后( ab ) （a）動能不可能變化 （b）動量一定變化（c）能作勻速直線運(yùn)動 （d）一定作勻變速直線運(yùn)動4如圖3-5-5所示，絕緣劈兩斜面光滑且足夠長，它們的傾角分別為、（），處在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，將質(zhì)量相等、帶等量異種電荷的小球a和b，同時從兩斜面的頂端靜止釋放，不考慮兩電荷之間的庫侖力，則( ad ) （a）在斜面上兩球作勻加速運(yùn)動，且aaab（b）在斜面上兩都作變加速運(yùn)動（c）兩球沿斜面運(yùn)動的最大位移xatb5電子以4106ms的速率垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度05t的勻強(qiáng)磁場中，受到的磁場力為_n如果電子射入磁場時速度v與b的方向間的夾角是180，則電子受的磁場力為_n3.210-13，06氫核和氘核以相同的動量垂直射入同一勻強(qiáng)磁場中，它們所受洛侖茲力大小之比為_217如圖3-5-6所示，虛線框內(nèi)空間中同時存在著勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)電場的電力線豎直向上，電場強(qiáng)度e=6104伏/米，勻強(qiáng)磁場的磁力線未在圖中畫出一帶正電的粒子按圖示方向垂直進(jìn)入虛線框空間中，速度v=2105米/秒如要求帶電粒子在虛線框空間做勻速運(yùn)動，磁場中磁感線的方向如何？磁感應(yīng)強(qiáng)度大小多大？(帶電粒子所受重力忽略不計(jì)) 垂直低面向外、0.3特8如圖3-5-7所示，在豎直平面內(nèi)有一個正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為1t，電場強(qiáng)度為173nc一個帶正電的微粒，q2106c，質(zhì)量m=210-6kg，在這正交的電場和磁場內(nèi)恰好做勻速直線運(yùn)動，則帶電粒子運(yùn)動的速度大小多大？方向如何？20m/s，與電場強(qiáng)度成60斜向上9在圖3-5-8中虛線所圍的區(qū)域內(nèi)，存在電場強(qiáng)度為 e的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁