高中物理-人教版新課標(biāo)選修3教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

PAGE4PAGE《運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)課題是“運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力”，人民教育出版社的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書》（選修3-1），物理第三章第5節(jié)內(nèi)容，該課題放在“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力”內(nèi)容之后，意味教材引導(dǎo)教師利用安培力導(dǎo)出洛倫茲力的大小、方向，絕大多數(shù)教師在平時(shí)的也是采用此思路展開教學(xué)的；但新課程倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)與社會(huì)、生活實(shí)踐的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)對(duì)過程和方法的學(xué)習(xí)，為了讓學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，把教學(xué)的重點(diǎn)由學(xué)習(xí)物理知識(shí)變?yōu)樘剿髦R(shí)的過程，以情景設(shè)疑讓學(xué)生主動(dòng)思考，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究、驗(yàn)證猜想，得出結(jié)論；其探究過程體現(xiàn)在洛倫茲力方向的判定法則，定性探究洛倫茲力的大小，理論定量探究洛倫茲力的大小，實(shí)驗(yàn)與理論、驗(yàn)證與探究充分表現(xiàn)在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中。二、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能目標(biāo)（1）知道什么是洛倫茲力。（2）會(huì)用洛倫茲力解答實(shí)際生活中的有關(guān)問題。（3）會(huì)用左手定則判斷有關(guān)帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力方向的問題。2.過程與方法目標(biāo)（1）通過猜想、實(shí)驗(yàn)探究洛倫茲力的方向研究來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力和觀察能力。（2）通過猜想、實(shí)驗(yàn)定量探究洛倫茲力的大小培養(yǎng)學(xué)生分析推理能力和應(yīng)用知識(shí)的能力。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)（1）通過“設(shè)問—猜想—探究—推理”來體會(huì)科學(xué)研究最基本的思維方法。（2）再合作探究的過程中，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。（3）體會(huì)物理學(xué)習(xí)中的邏輯美，規(guī)律的統(tǒng)一，聯(lián)系生活，激發(fā)求知的熱情。三、教學(xué)重點(diǎn)（1）洛倫茲力的大小和方向的判定。（2）初步掌握科學(xué)探究的過程。四、教學(xué)難點(diǎn)（1）左手定則的生成過程及應(yīng)用。（2）實(shí)驗(yàn)定量探究洛倫茲力的大小。五、教具圓形磁鐵、有顯像管的電視機(jī)、自治旋轉(zhuǎn)液體實(shí)驗(yàn)裝置、顯像管、多媒體設(shè)備六、教學(xué)過程（一）課題引入創(chuàng)設(shè)情景、設(shè)置疑問師：觀看美麗的極光視頻師：美輪美奐的極光現(xiàn)象發(fā)生在什么地方？它又是如何形成的？生（預(yù)測(cè)）。師：帶著這兩個(gè)問題，今天我們一起學(xué)習(xí)《運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力》【設(shè)計(jì)說明】從生活中發(fā)現(xiàn)問題，創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)熱情，引入新課。（二）新課教學(xué)師：上節(jié)課已經(jīng)學(xué)習(xí)了《電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力》，請(qǐng)同學(xué)們猜一猜運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中是否會(huì)受到的力呢？（課件展示：問題1）生（預(yù)測(cè)）：有、不一定有……師：物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，要用實(shí)驗(yàn)去探究同學(xué)們的猜想是否正確，我們需要磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)電荷，今天我給同學(xué)們帶來一套實(shí)驗(yàn)裝置：陰極射線管、高壓感應(yīng)圈、條形磁鐵、蹄形磁鐵；下面同學(xué)們按照導(dǎo)學(xué)案上的實(shí)驗(yàn)步驟和組內(nèi)分工，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)去探究運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中是否會(huì)受到力的作用。生：分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)師：同學(xué)們已完成實(shí)驗(yàn)操作，哪位同學(xué)能代表你組展示實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果？生（預(yù)測(cè)）：電子束在磁場(chǎng)受到了力作用。師：是由于磁場(chǎng)對(duì)自由電子有力的作用，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。師：像這種運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，在物理學(xué)上，叫：洛倫茲力（板書：一、洛倫茲力）,這是以荷蘭物理學(xué)家洛倫茲力名字命名的（課件展示：洛倫茲和洛倫茲力）【設(shè)計(jì)說明】1.將猜想與假設(shè)、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果分析、得出結(jié)論這一完整的實(shí)驗(yàn)探究過程作呈現(xiàn)，告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)學(xué)習(xí)過程中的重要性；2.利用實(shí)驗(yàn)，來引導(dǎo)學(xué)生探究運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中確實(shí)受到的力，給學(xué)生耳目一新的感覺，并由學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究得到結(jié)論，對(duì)于他們各方面能力都有所提高。師：我們知道，力是矢量，有大小和方向，結(jié)合剛才的實(shí)驗(yàn)和已有的知識(shí)，請(qǐng)?jiān)俨乱徊拢郝鍌惼澚Φ姆较蚺c哪些因素有關(guān)呢？（課件展示：問題2）生（預(yù)測(cè)）：與磁場(chǎng)的方向有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向有關(guān)……（副板書）師：要研究這樣一量和多量的關(guān)系，用什么方法？生（預(yù)測(cè)）：控制變量法師：讓我們回到剛才的實(shí)驗(yàn)，如何獲得這三個(gè)物理量的方向呢？（課件展示）生（預(yù)測(cè)）：根據(jù)正負(fù)接線柱可以知道速度的方向根據(jù)磁場(chǎng)的N極和S極可以知道磁場(chǎng)的方向根據(jù)電子束的偏轉(zhuǎn)方向可以知道力的方向……師：為了便于記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請(qǐng)大家看我的示范，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和組內(nèi)分工，開始實(shí)驗(yàn)。生：分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)師：指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)師：我看同學(xué)們已完成實(shí)驗(yàn)操作，請(qǐng)各小組到前面來展示你們組的實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果。生：四組代表到前面展示記錄結(jié)果，師：看看剛才的猜想洛倫茲力的方向與B的方向、v的方向有關(guān)是否正確？生（預(yù)測(cè)）：正確，因?yàn)槿绻淖兇艌?chǎng)的方向或改變電荷運(yùn)動(dòng)速度方向，力的方向會(huì)發(fā)生變化……師：好的，那三者存在怎樣的空間關(guān)系？生（預(yù)測(cè)）：三者兩兩垂直關(guān)系師：這樣看起來比較麻煩，可用什么簡潔的方法體現(xiàn)這三者的方向關(guān)系呢？生（預(yù)測(cè)）：左手定則，（可能會(huì)有伸右手的，如果有伸右手的，就請(qǐng)伸右手的學(xué)生展示描述）師：那你如何把這三個(gè)量的方向在左手上體現(xiàn)呢？生（預(yù)測(cè)）：磁場(chǎng)方向垂直過掌心，四指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向，大拇指指向洛倫茲力的方向，師：好的，這種判斷方法稱為“左手定則”（板書：二、方向判定法則：左手定則）師：這是我們以正電荷為研究對(duì)象總結(jié)出的法則，如果以自由電子為研究對(duì)象，能得到判定法則嗎？生（預(yù)測(cè)）：只需將四指的指向負(fù)電荷（自由電子）運(yùn)動(dòng)的反方向即可，師：課件展示左手定則的完整內(nèi)容【設(shè)計(jì)說明】1.將猜想與假設(shè)、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果分析、得出結(jié)論這一完整的實(shí)驗(yàn)探究過程作呈現(xiàn)，再次告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)學(xué)習(xí)過程中的重要性；2.學(xué)生又分組做“旋轉(zhuǎn)液體”實(shí)驗(yàn)，基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生探究得出洛倫茲力的方向與速度方向、磁場(chǎng)方向存在一定關(guān)系，讓學(xué)生找到左手可以表示這些關(guān)系，左手定則就這樣出現(xiàn)，而非類比安培力；潛移默化的告訴學(xué)生這僅僅是一種表示方法。3.由于學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰赡茌^弱，再加上利用控制變量法、等效替換法等，學(xué)生可能感到比較困難。師：既然洛倫茲力也用左手定則去判斷，那么它和安培力有什么聯(lián)系嗎？（課件展示）生（預(yù)測(cè)）：宏觀和微觀關(guān)系……師：板書：三、洛倫茲力和安培力本質(zhì)相同微觀本質(zhì)宏觀體現(xiàn)師：既然安培力和洛倫茲力本質(zhì)相同，那么為什么不叫安培力而叫洛倫茲力呢？師：前后相差70多年時(shí)間，物理學(xué)每向前進(jìn)步一點(diǎn)點(diǎn)，都是很不容易的……【設(shè)計(jì)說明】簡介物理學(xué)史，提升課堂內(nèi)涵，進(jìn)而落實(shí)情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)。師：探討了方向，請(qǐng)問洛倫茲力大小與哪些因素有關(guān)呢？（課件展示）生（預(yù)測(cè)）：與v大小有關(guān)，與B強(qiáng)弱有關(guān)，q，m……師：再次回到剛才的實(shí)驗(yàn)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可用磁體的大小產(chǎn)生的磁場(chǎng)知道，速度的大小可用電壓大?。妶?chǎng)的強(qiáng)弱知道）知道，按照學(xué)案上實(shí)驗(yàn)步驟和組內(nèi)分工進(jìn)行實(shí)驗(yàn)去定性探究猜想是否正確。生：分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)師：指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)師：同學(xué)們已完成實(shí)驗(yàn)操作，哪位同學(xué)能代表你組展示實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果？生（預(yù)測(cè)）：展示實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果，定性介紹如果運(yùn)動(dòng)電荷速度確定，磁場(chǎng)越強(qiáng)洛倫茲力越大；如果磁場(chǎng)強(qiáng)弱確定，運(yùn)動(dòng)電荷速度越大洛倫茲力越大。師：那它們之間究竟存在怎樣的定量關(guān)系呢？師：展示課件：有一端長為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，把這段導(dǎo)線垂直地放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求：每個(gè)自由電荷受到的洛侖茲力f的大小?（1）寫出這段導(dǎo)線中的電流I的微觀表達(dá)式（用n、q、S、v表示）（2）寫出這段導(dǎo)線所受到的安培力F的表達(dá)式（3）這段導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)電荷的總數(shù)N為多少？（4）導(dǎo)線中所有定向運(yùn)動(dòng)自由電荷所受洛倫茲力f總體效應(yīng)表現(xiàn)為導(dǎo)線所受到的安培力F，寫出f的表達(dá)式（用q、v、B表示）生：認(rèn)真閱讀，仔細(xì)思考，組內(nèi)討論，展示理論探究過程。師：板書：四、f=qvB師：公式成立的條件是？生（預(yù)測(cè)）：v和B垂直關(guān)系師：如果不垂直呢？生（預(yù)測(cè)）：f=qvBsinθ【設(shè)計(jì)說明】由實(shí)驗(yàn)定性探究到理論定量探究，引導(dǎo)學(xué)生自主生成洛倫茲力大小的計(jì)算公式。師：請(qǐng)大家思考我們觀看的極光視頻后留給你的兩個(gè)問題？師：大家請(qǐng)看這是電視機(jī)顯像管原理示意圖（課件展示），簡介電視機(jī)顯像管原理示意圖。師：現(xiàn)在大家能知道圖像變形、偏移的原因了嗎？師生互動(dòng)：完成對(duì)電視機(jī)熒光屏中圖像偏移、變形的分析?！驹O(shè)計(jì)說明】再回到新課的開始，呼應(yīng)開頭，回歸到生活，解決生活的實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。師(課堂小結(jié))：哪位同學(xué)能對(duì)本節(jié)課進(jìn)行總結(jié)？生（預(yù)測(cè)）：在知識(shí)的層面，在知道運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中確實(shí)受到力的作用，這個(gè)力叫做洛倫茲力，同時(shí)知道洛倫茲力的方向如何判斷，大小如何計(jì)算。師：課后思考：1.f=qvBsinθ的速度v是相對(duì)于什么參考系的？2.安培力可對(duì)磁場(chǎng)中通電導(dǎo)線是做功，既然洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)，那么洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷也做功嗎？七、板書設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力一、洛倫茲力二、洛倫茲力和安培力的本質(zhì)相同三、方向判斷方法：左手定則四、大小f=qvBsinθ五、應(yīng)用學(xué)情分析學(xué)情分析：1.知識(shí)與能力基礎(chǔ)

：學(xué)生已具備力學(xué)、電磁學(xué)相關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)完磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用即安培力。并且也熟悉一直以來物理學(xué)的“提出問題—猜想假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的科學(xué)探究方法。而且高二的學(xué)生已經(jīng)有了一定的觀察、分析、推理能力及空間想象能力，是學(xué)習(xí)洛侖茲力的能力基礎(chǔ)

2.思維障礙：對(duì)微觀粒子具體運(yùn)動(dòng)形態(tài)模糊不清，容易導(dǎo)致洛倫茲力大小學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生困難。效果分析看課堂教學(xué)效果是評(píng)價(jià)課堂教學(xué)的重要依據(jù)。本課從提出問題到實(shí)驗(yàn)探究，分析問題，解決問題后又誘使學(xué)生提出新的問題，從問題開始，通過實(shí)驗(yàn)探究，最后又以問題結(jié)束，體現(xiàn)了一種全新的以問題為主鏈的課堂學(xué)習(xí)模式，教學(xué)效率高，學(xué)生思維活躍，氣氛熱烈，雙邊活動(dòng)較多。大部分學(xué)生參與了課堂教學(xué)中的思考過程。按照課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，不僅學(xué)生的化學(xué)知識(shí)與技能，還包括解決問題的能力、思考能力和情感、態(tài)度、價(jià)值觀都得到了發(fā)展。此外，學(xué)生受益面大，不同程度的學(xué)生在原有基礎(chǔ)上都有進(jìn)步。有效利用40分鐘，學(xué)生學(xué)得輕松愉快，積極性高，當(dāng)堂問題當(dāng)堂解決，學(xué)生負(fù)擔(dān)合理。教材分析教材分析：1.物理學(xué)體系中本章是經(jīng)典電磁學(xué)理論的基本內(nèi)容，而本節(jié)課是安培力的延續(xù)，又是后面學(xué)習(xí)帶電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，反應(yīng)磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)電荷的相互作用，是學(xué)生后面了解現(xiàn)代科技回旋加速器，質(zhì)譜儀，磁流體發(fā)電機(jī)等的基礎(chǔ)，還是力、電、磁綜合問題分析中重要的一部分。從新課程改革以來，幾乎每年高考都有涉及洛侖茲力的計(jì)算大題，由此，足以說明其重要性。

2.教材結(jié)構(gòu)：洛倫茲力屬于微觀力學(xué)范疇，比較抽象，畢竟微觀粒子看不見摸不著，怎么給學(xué)生感性的認(rèn)識(shí)是能否幫助學(xué)生掌握本節(jié)課的關(guān)鍵。通常我們利用陰極射線管，使陰極激發(fā)出的電子束在熒光屏上產(chǎn)生綠色的徑跡，在軌跡上加上磁場(chǎng)，使徑跡偏轉(zhuǎn)，來使學(xué)生感覺微觀粒子的受力。這個(gè)方法雖好，但遠(yuǎn)離學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，還是有些抽象，不能有效地激發(fā)學(xué)生的思考。愛因斯坦說過：提出問題比解決問題更重要，沒有思考就沒有新思想的產(chǎn)物。所以在學(xué)習(xí)過程中一個(gè)好的問題的形成是開始建構(gòu)知識(shí)的關(guān)鍵。分三部分首先通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，討論洛倫茲力的方向，這一部分是學(xué)生的一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。然后將安培力看作是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，通過安培力公式導(dǎo)出洛倫茲力的公式，這一部分是學(xué)生的一個(gè)理論探究活動(dòng)。最后，研究帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，這一部分是學(xué)生的一個(gè)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的探究活動(dòng)。

教材的這種安排，符合了新課程標(biāo)準(zhǔn)，起到了承上啟下的作用，使物理學(xué)習(xí)能連續(xù)進(jìn)行；符合學(xué)生的發(fā)展的要求；體現(xiàn)了教材重視課堂教學(xué)中的師生互動(dòng)，學(xué)生自覺參與活動(dòng)和學(xué)生合作探究的新課程教學(xué)理念。評(píng)測(cè)練習(xí)一、選擇題(1～5題為單選題，6～9題為多選題)1.大量的帶電荷量均為＋q的粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是()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，且速度反向但大小不變，與磁場(chǎng)方向不平行，則洛倫茲力的大小方向均不變C.只要帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，它一定受到洛倫茲力作用D.帶電粒子受到的洛倫茲力越小，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小答案B解析帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的磁場(chǎng)力不僅與其速度的大小有關(guān)，還與其速度的方向有關(guān)，當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向在一條直線上時(shí)，不受磁場(chǎng)力作用，所以A、C、D錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則，不難判斷B是正確的.2.兩個(gè)帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩粒子質(zhì)量之比為1∶4，電荷量之比為1∶2，則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為()A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.1∶4答案C解析帶電粒子的速度方向與磁感線方向垂直時(shí)，洛倫茲力F＝qvB與電荷量成正比，與質(zhì)量無關(guān)，C項(xiàng)正確.3.電視顯像管原理的示意圖如圖1所示，當(dāng)沒有磁場(chǎng)時(shí)，電子束將打在熒光屏正中的O點(diǎn)，安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn).設(shè)垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?，若使電子打在熒光屏上的位置由a點(diǎn)逐漸移動(dòng)到b點(diǎn)，下列變化的磁場(chǎng)能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是()圖1答案A解析電子偏轉(zhuǎn)到a點(diǎn)時(shí)，根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，對(duì)應(yīng)的B－t圖的圖線應(yīng)在t軸下方；電子偏轉(zhuǎn)到b點(diǎn)時(shí)，根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，對(duì)應(yīng)的B－t圖的圖線應(yīng)在t軸上方，A正確.4.兩個(gè)完全相同的帶等量的正電荷的小球a和b，從同一高度自由落下，分別穿過高度相同的水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖2所示，然后再落到地面上，設(shè)兩球運(yùn)動(dòng)所用的總時(shí)間分別為ta、tb，則()圖2A.ta＝tb B.ta＞tbC.ta＜tb D.條件不足，無法比較答案C解析a球進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，始終受到水平向右的電場(chǎng)力F電＝qE作用，這個(gè)力不會(huì)改變a在豎直方向運(yùn)動(dòng)的速度，故它下落的總時(shí)間ta與沒有電場(chǎng)時(shí)自由下落的時(shí)間t0相同.b球以某一速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)瞬間它就受到水平向右的洛倫茲力作用，這個(gè)力只改變速度方向，會(huì)使速度方向向右發(fā)生偏轉(zhuǎn)，又因?yàn)槁鍌惼澚κ冀K與速度方向垂直，當(dāng)速度方向變化時(shí)，洛倫茲力的方向也發(fā)生變化，不再沿水平方向.如圖所示為小球b在磁場(chǎng)中某一位置時(shí)的受力情況，從圖中可以看出洛倫茲力F洛的分力F1會(huì)影響小球豎直方向的運(yùn)動(dòng)，使豎直下落的加速度減小(小于g)，故其下落的時(shí)間tb大于沒有磁場(chǎng)時(shí)小球自由下落的總時(shí)間t0.綜上所述，ta＜tb.5.截面為矩形的載流金屬導(dǎo)線置于磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中電流方向向右，如圖3所示，將出現(xiàn)下列哪種情況()圖3A.在b表面聚集正電荷，而a表面聚集負(fù)電荷B.在a表面聚集正電荷，而b表面聚集負(fù)電荷C.開始通電時(shí)，電子做定向移動(dòng)并向b偏轉(zhuǎn)D.兩個(gè)表面電勢(shì)不同，a表面電勢(shì)較高答案A解析金屬導(dǎo)體靠電子導(dǎo)電，金屬正離子并沒有移動(dòng)，而電流由金屬導(dǎo)體中的自由電子的定向移動(dòng)(向左移動(dòng))形成.應(yīng)用左手定則，四指應(yīng)指向電流的方向，讓磁感線垂直穿過手心，拇指的指向即為自由電子的受力方向.也就是說，自由電子受洛倫茲力方向指向a表面一側(cè)，實(shí)際上自由電子在向左移動(dòng)的同時(shí)，受到指向a表面的作用力，并在a表面進(jìn)行聚集，由于整個(gè)導(dǎo)體是呈電中性的(正、負(fù)電荷總量相等)，所以在b的表面“裸露”出正電荷層，并使b表面電勢(shì)高于a表面電勢(shì).6.如圖4所示，水平放置的平行板電容器兩板間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，開關(guān)S閉合時(shí)一帶電粒子恰好水平向右勻速穿過兩板，重力不計(jì).對(duì)相同狀態(tài)入射的粒子，下列說法正確的是()圖4A.保持開關(guān)閉合，若滑片P向上滑動(dòng)，粒子可能從下極板邊緣射出B.保持開關(guān)閉合，若將磁場(chǎng)方向反向，粒子仍可能沿直線射出C.保持開關(guān)閉合，若A極板向上移動(dòng)后，調(diào)節(jié)滑片P的位置，粒子仍可能沿直線射出D.如果開關(guān)斷開，調(diào)節(jié)滑片P的位置，粒子可能繼續(xù)沿直線射出答案AC解析帶電粒子勻速通過兩極間，電場(chǎng)力和洛倫茲力相等.若開關(guān)閉合，滑片P向上滑動(dòng)，兩極間電壓減小，電場(chǎng)力減小，粒子向下偏轉(zhuǎn)，A正確.若磁場(chǎng)反向，洛倫茲力也反向，粒子不能沿直線射出，B錯(cuò)誤.開關(guān)閉合，A板向上移動(dòng)后，調(diào)節(jié)滑片P的位置，可使電場(chǎng)強(qiáng)度不變，粒子仍可能沿直線射出，C正確.開關(guān)斷開，電容器通過電阻放電，粒子不再受電場(chǎng)力作用，也就不能沿直線射出，D錯(cuò)誤.7.目前世界上有一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖5表示它的原理：將一束等離子體(包含正、負(fù)離子)噴射入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，于是金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓.以下說法正確的是()圖5A.B板帶正電B.A板帶正電C.其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D.其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，UAB增大答案ACD解析根據(jù)左手定則，正離子進(jìn)入磁場(chǎng)受到的洛倫茲力向下，A正確，B錯(cuò)誤.最后，離子受力平衡有qBv＝qeq\f(UAB,d)，可得UAB＝Bvd，C、D正確.8.如圖6所示，用絲線吊著一個(gè)質(zhì)量為m的帶電(絕緣)小球處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，空氣阻力不計(jì)，當(dāng)小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)向最低點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)且兩次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)()圖6A.小球的動(dòng)能相同B.絲線所受的拉力相同C.小球所受的洛倫茲力相同D.小球的向心加速度相同答案AD解析帶電小球受到的洛倫茲力和絲線的拉力與速度方向時(shí)刻垂直，對(duì)小球不做功只改變速度方向，不改變速度大小.只有重力做功，故兩次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)速度大小不變，動(dòng)能相同，選項(xiàng)A正確；小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)向最低點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)且兩次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)速度方向相反，由左手定則可知兩次過O點(diǎn)時(shí)洛倫茲力方向相反，絲線的拉力大小也就不同，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；由an＝eq\f(v2,R)可知向心加速度相同，選項(xiàng)D正確.9.如圖7所示，在一絕緣、粗糙且足夠長的水平管道中有一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電球體，管道半徑略大于球體半徑.整個(gè)管道處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與管道垂直.現(xiàn)給帶電球體一個(gè)水平速度v，則在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，帶電球體克服摩擦力所做的功可能為()圖7A.0B.eq\f(1,2)m(eq\f(mg,qB))2C.eq\f(1,2)mv2 D.eq\f(1,2)m[v2－(eq\f(mg,qB))2]答案ACD解析當(dāng)小球帶負(fù)電時(shí)，對(duì)小球受力分析如圖甲所示，隨著向右運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減小，直到速度減小為零，所以克服摩擦力做的功為W＝eq\f(1,2)mv2.當(dāng)小球帶正電時(shí)，設(shè)當(dāng)安培力等于重力時(shí)，小球的速度為v0，則mg＝qv0B，即v0＝eq\f(mg,qB).當(dāng)v＝v0時(shí)，受力分析如圖乙所示，重力與洛倫茲力平衡，所以小球做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)克服摩擦力做的功為W＝0；當(dāng)v＜v0時(shí)，受力分析如圖丙所示，管壁對(duì)小球有向上的支持力，隨著向右減速運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減小，支持力、摩擦力逐漸增大，直到速度減小到零，所以克服摩擦力做的功為W＝eq\f(1,2)mv2；當(dāng)v＞v0時(shí)，受力分析如圖丁所示，管壁對(duì)小球有向下的彈力，隨著小球向右減速運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力逐漸減小、彈力逐漸減小，摩擦力逐漸減小，直到彈力減小到零，摩擦力也為零，此時(shí)重力和洛倫茲力平衡，此后小球向右做勻速運(yùn)動(dòng)，所以克服摩擦力做的功為W＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)m[v2－(eq\f(mg,qB))2]，綜上分析，可知A、C、D項(xiàng)正確.二、非選擇題10.質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球，用一長為l的絕緣細(xì)線懸掛在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖8所示，用絕緣的方法使小球位于能使懸線呈水平的位置A，然后由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)的平面與B的方向垂直，小球第一次和第二次經(jīng)過最低點(diǎn)C時(shí)懸線的拉力FT1和FT2分別為多少？圖8答案3mg－qBeq\r(2gl)3mg＋qBeq\r(2gl)解析小球由A運(yùn)動(dòng)到C的過程中，洛倫茲力始終與v的方向垂直，對(duì)小球不做功，只有重力做功，由動(dòng)能定理有mgl＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)，解得vC＝eq\r(2gl).在C點(diǎn)，由左手定則可知洛倫茲力向上，其受力情況如圖甲所示.由牛頓第二定律，有FT1＋F洛－mg＝meq\f(v\o\al(2,C),l)，又F洛＝qvCB，所以FT1＝3mg－qBeq\r(2gl).同理可得小球第二次經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)，受力情況如圖乙所示，所以FT2＝3mg＋qBeq\r(2gl).11.如圖9所示，質(zhì)量為m＝1kg、電荷量為q＝5×10－2C的帶正電的小滑塊，從半徑為R＝0.4m的光滑絕緣eq\f(1,4)圓弧軌道上由靜止自A端滑下.整個(gè)裝置處在方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.已知E＝100V/m，方向水平向右，B＝1T，方向垂直紙面向里，g＝10m/s2.求：圖9(1)滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度；(2)在C點(diǎn)時(shí)滑塊所受洛倫茲力；(3)在C點(diǎn)滑塊對(duì)軌道的壓力.答案(1)2m/s，方向水平向左(2)0.1N，方向豎直向下(3)20.1N，方向豎直向下解析以滑塊為研究對(duì)象，自軌道上A點(diǎn)滑到C點(diǎn)的過程中，受重力