3.5 运动电荷在磁场中受到的力 导学案
运动电荷在磁场中受到的力三案合一
第五节《运动电荷在磁场中受到的力》预习学案【教材背景】1、教材资源：我使用的是普通高中课程标准实验教科书物理选修3—1第三章第五节《磁场对运动电荷的作用力》。
本节课既是安培力知识的延续，又是为下一节《电荷在匀强磁场中的运动》的学习打基础，而且在以后的力学综合问题中经常会涉及到洛伦兹力与电场力等其它力的综合。
在近两年的高考中都是以大题的形式出现，可见其重要性。
2、生活资源：电视机显像管、阴极射线管、感应圈、学生电源、蹄形磁铁，使学生领会物理与生活的联系。
3、网络资源：通过网络上的影像资料帮助学生开阔视野，理解新知识，使学生知道网络上不只是游戏、聊天……也有许多对我们自身发展有用的东西。
【学情分析】1、在知识上：学生已经对安培力有深刻的认识，知道其方向的判断和大小的计算，所以我采用比较的方式来突破洛伦兹力的方向判断这一重点。
在推导出洛伦兹力大小的计算公式后再用比较的方式将公式推广。
2、在能力上：学生对宏观与微观的联系的理解比较困难，学生逻辑思维能力相对较差，为攻克这一难点，我根据学生的实际情况为学生搭梯子，创设问题情境来解决。
【教学目标】(一)知识与技能1、知道什么是洛伦兹力。
2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。
3、掌握洛伦兹力大小的推理过程。
4、掌握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。
（二）过程与方法1、通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力和安培力的关系，洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。
2、通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式。
（三）情感态度与价值观1、引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。
2、让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理——假设——实验验证”。
【教学重点】1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
【教学难点】1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。
《运动电荷在磁场中受到的力》习题课
第三章第5节《运动电荷在磁场中受到的力》习题课学案（2011-12-1 星期四）【课标要求】:了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。
【学习目标】1、了解速度选择器基本构造及工作的基本原理2、了解磁流体发电机基本构造及工作的基本原理3、通过自主阅读知道电视显像管的基本构造及工作的基本原理，能解释电视机中的磁偏转【学习重点】速度选择器、磁流体发电机、电视显像管的基本构造及工作的基本原理【学习难点】洛伦兹力在速度选择器、磁流体发电机、电视显像管中的作用【学习过程】【学习环节一】速度选择器的工作原理在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。
具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。
这种装置能把具有某一特定速度的例子选择出来，所以叫做速度选择器。
（1）试证明带电粒子具有速度v=E/B时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器（2）如果粒子所带电荷变为负电荷，仍从左向右入射，此装置是否还能作为速度选择器用？（3）如果带电粒子从右向左入射，此装置是否能作为速度选择器用？（4）如果把此装置中的电场和磁场方向同时反向，此装置是否可以作为速度选择器用？如果可以，那么粒子应该从哪个方向入射？★课堂评价1、（目标1）如图所示，充电的两平行金属板间有场强为E的匀强电场和方向与电场垂直(垂直纸面向里)的匀强磁场，磁感应强度为B，构成了速度选择器．氕核、氘核、氚核以相同的动能(E k)从两极板中间垂直于电场和磁场射入速度选择器，且氘核沿直线射出．不计粒子的重力，则射出时()A．动能增加的是氚核B．动能增加的是氕核C．偏向正极板的是氚核D．偏向正极板的是氕核【学习环节二】磁流体发电机的工作原理磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，如图所示，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。
3.5 运动电荷在磁场中受到的力
因
磁场对运动电荷的作用
二、洛伦兹力的方向 左手定则：
①大拇指跟四指垂直共面
②磁感线穿过掌心 ③四指:正电荷的方向 拇指:洛伦兹力方向
F v
v
F
如果是负电荷，我们应如何判定洛伦兹力的方向? 以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到 的洛伦兹力方向相反
三、洛伦兹力的大小：
电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方 向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受的洛伦兹 力为
电荷的定向移动形成的 I
nqvS
【思考】既然磁场对电流有力的作用，而 电流是由电荷的定向移动形成的。那么磁 场是否对运动电荷也有作用力呢? 演示实验
结论：磁场对运动电荷有作用力.
思考：
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体 积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q， 自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场 方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求 （1）通电导线中的电流？ （2）通电导线所受的安培力？ （3）这段导线内的自由电荷数？ （4）每个电荷所受的力？
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
I v
v
F洛
F安 (nqvS )LB qvB N nSL
v
一、洛伦兹力
磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷定 向运动形成的，且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用。 所以安培力是洛伦兹力的宏观表现.
安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观本质 安培力 磁场对电流的作用 宏观表现 果 微观原因 洛仑兹力
F洛 qvB
(v⊥到的洛伦兹力又 如何呢?
F洛 qvB sin
特例:
F洛 qvB (v⊥B)
F洛 0
(v∥B)
3.5运动电荷在磁场中受到的力
方向的判断： 左手定则
大小的计算： F BIL sin
2电流是如何形成的？
电流是由电荷的定向移动形成的 3、猜想:磁场是不是可能对运动电荷有 力的作用？
演示：阴极射线在磁场中的偏转
1 、没有磁场时，接通高压电源可以观 察到什么现象。
2、光束实质上是什么？ 3、若在电子束的路径上加磁场，可以 观察到什么现象？ 4、改变磁场的方向，通过观查从而判 断运动的电子在各个方向磁场中的受力 方向。
I=nqsv
F安＝ILB＝（nqsv）LB
总电荷数：nsL
f洛＝qVB
(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)
如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？
速度v与磁场B的方向夹角为θ时
F Bqv sin (为B与v的夹角）
1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入 该通电螺线管，若不计重力，则 [ CD ] A．带电粒子速度大小改变； B．带电粒子速度方向改变； C．带电粒子速度大小不变； D．带电粒子速度方向不变。
四、洛伦兹力的特点
（1）、洛伦兹力的方向既垂直于磁场 方向，又垂直于速度方向，即垂直于 磁场和速度所组成的平面。
（2）、洛伦兹力对电荷不做功，即不 改变速度的大小，只改变速度的方向。
五、电视显像管的工作原理
五、电视显像管的工作原理
主要构造: 电子枪（阴极）、偏 转线圈、荧光屏等
【思考与讨论】
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现． 2.洛伦兹力是安培力的微观本质
二、洛伦兹力的方向
推理：左手定则判断安培力方向，大量定
向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培 力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力 的方向．
实验验证：洛伦兹力的方向可以用左 手定则判定
3.5 运动电荷在磁场中受到的力课时1
磁 场
5
运动电荷在磁场中受到的力
一、学习目标
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹 力对电荷不做功。
2、掌握洛伦兹力大小的推理过程。 3、掌握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、带着问题先学
1、什么是洛伦兹力？与安培力的关系怎样？ 如何利用左手定则判断洛伦兹力的方向？运用 该定则时应该注意什么？
速度选择器
3、（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，电 场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度 的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能 把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度 E 选择器。试证明：带电粒子具有速度 v 时，才能 B 沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
×××× v ××××
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I nqvS (2)通电导线所受的安培力 F安 BIL B( nqvS ) L (3)这段导线内的自由电荷数 N nSL F安 B( nqvS ) L (4)电荷所受的洛伦兹力 F洛 qvB
N nSL
I
v
F
v v v
思考：
电荷的速度方向与磁场方向垂直时 F qvB 。 如果电荷的运动方向与磁场的方向夹角为θ该 怎么办？
F qvB sin
课堂练习
1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒 子所受洛伦兹力的方向
F洛
× × ×
× ×v ×
× × ×
+
+
v
F洛 F洛
v
+ +
v
+
v
v
垂直纸面向外 垂直纸面向里
《磁场对运动电荷的作用力》 导学案
《磁场对运动电荷的作用力》导学案一、学习目标1、理解洛伦兹力的概念，知道其与安培力的关系。
2、掌握洛伦兹力的大小计算公式，并能熟练应用。
3、会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
4、了解洛伦兹力在现代科技中的应用。
二、知识回顾1、安培力：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
安培力的大小为$F ＝ BIL\sin\theta$，其中$B$为磁感应强度，＄I$为电流强度，＄L$为导线在磁场中的有效长度，＄＼theta$为磁场方向与电流方向的夹角。
2、电流的微观表达式：＄I ＝ nqSv$，其中$n$为单位体积内的自由电荷数，＄q$为每个自由电荷的电荷量，＄S$为导体的横截面积，＄v$为自由电荷定向移动的平均速率。
三、新课导入我们已经学习了安培力，知道通电导线在磁场中会受到力的作用。
那么，单个运动电荷在磁场中是否也会受到力的作用呢？这就是我们今天要探讨的内容——磁场对运动电荷的作用力。
四、新课讲授1、洛伦兹力的概念运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。
荷兰物理学家洛伦兹首先提出了这一概念。
2、洛伦兹力与安培力的关系安培力是大量自由电荷所受洛伦兹力的宏观表现。
可以设想，导线中每个自由电荷定向移动的速度为$v$，导线的横截面积为$S$，单位体积内的自由电荷数为$n$，每个自由电荷的电荷量为$q$。
则在时间$t$内，通过导线横截面的电荷量为$Q ＝ nqSv t$。
这段导线中的电流为$I ＝ Q/t ＝ nqSv$。
长度为$L$的导线所受的安培力为$F ＝ BIL ＝BnqSvL$。
而这段导线内的自由电荷总数为$N ＝ nSL$，每个自由电荷所受的洛伦兹力为$F_{洛} ＝ F/N ＝ Bqv$。
3、洛伦兹力的大小（1）当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向垂直时，洛伦兹力的大小为$F ＝ Bqv$。
（2）当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向平行时，洛伦兹力为零。
（3）当运动电荷的速度方向与磁感应强度方向夹角为$＼theta$时，洛伦兹力的大小为$F ＝ Bqv\sin\theta$。
运动电荷在磁场中的受力导学案
3.5《运动电荷在磁场中受到的力》导学案【课标转述】通过实验，认识洛伦兹力。
会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。
了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。
【学习目标】1、说明为什么安培力是洛伦兹力的宏观表现2、会用公式F=qvB计算洛伦兹力的大小，会用左手定则判断洛伦兹力的方向3、解释为什么洛伦兹力对电荷不做功4、了解电视机显像管的工作原理。
学习重点：洛伦兹力的方向判断、大小的计算。
【学习过程】任务一预习导学问题1：洛伦兹力1．上节课我们已经学习了安培力，知道：磁场对电流有力的作用，而电流又是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？2. 演示实验：观察阴极射线在磁场中的偏转①说明电子射线管的原理②实验现象：（1）在没有磁场时：（2）在有磁场时：③结论：3．洛伦兹力的定义：4．洛伦兹力和安培力的关系问题2：洛伦兹力的方向1．运动的带电粒子所受洛伦兹力方向与、都垂直，也可以由判定。
2．左手定则的内容：问题3：洛伦兹力的大小1．推导洛伦兹力大小的计算公式设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每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B的匀强磁场中①请写出导线中电流I的微观表达式I =②这段导体所受的安培力为多大？F=安③这段导体中含有多少自由电荷数？N =④每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？据洛伦兹力和安培力的关系得：FFN==安2．总结（1）v∥B时,洛伦兹力F= ；（2）v⊥B时,洛伦兹力F= ；（3）v =0时,洛伦兹力F= 。
宏观微观问题4：思考与讨论根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向的关系，请你推测：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做的功是多少？问题5：电视显像管的工作原理1．主要构造：、、等。
2．工作原理显像管中有一个，工作时它能发射，荧光屏被电子束撞击就能发光。
洛伦兹力--导学案
第五节运动电荷在磁场中受到的力
【复习回顾】
一、什么是安培力？
二、安培力的表达式：F=__________
三、安培力的方向的判定法则
四、形成电流的原因？它的微观表达式是什么？
【新课探究】
一、探究1：磁场对运动电荷是否有作用力？
探究结论：
二、探究2：洛伦兹力的方向与哪些因素有关？怎样判定洛伦兹力的方向？
实验记录表
探究结论：
三、探究3：洛伦兹力的大小与哪些因素有关？
1.实验定性探究
探究结论：
2.理论定量探究
有一端长为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向运动的平均速率为v，把这段导线垂直地放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：每个自由电荷受到的洛仑兹力f的大小?
（1）写出这段导线中的电流I的微观表达式（用n、q、S、v表示）
（2）写出这段导线所受到的安培力F的表达式
（3）这段导线中运动电荷的总数N为多少？
（4）导线中所有定向运动自由电荷所受洛伦兹力f总体效应表现为导线所
受到的安培力F，写出f的表达式（用q、v 、B表示）
四、洛伦兹力在生活中的运用。
【随堂检测】
1.判断带电粒子刚进入磁场时所受的洛仑兹力的方向。
2.电子的速率v-
3.0×106m/s，沿着与磁场垂直的方向射入B=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？
【课后思考】
1.f=qvB sinθ的速度v是相对于什么参考系的？
2.安培力可对磁场中通电导线是做功，既然洛伦兹力是安培力的微观本质，那么洛伦兹力对运动电荷也做功吗？。
§3.5 运动电荷在磁场中受到的力 学案
河北师范大学附属民族学院高中部理综组§3.5 运动电荷在磁场中受到的力同步导学案【学习目标】1．知道什么是洛伦兹力。
2．利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。
3．掌握洛伦兹力大小的推导过程。
4．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子受到洛伦兹力大小的计算。
【自主学习】一、洛伦兹力1．定义：______________在磁场中所受的力．2．与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的______________，而洛伦兹力是安培力的微观本质．二、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力的方向(1)左手定则伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让______________从掌心进入，并使四指指向________________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受______________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向______．(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都______________，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．2．洛伦兹力的大小(1)一般公式：F＝qvBsin θ，其中θ为________方向与________方向的夹角．(2)当________时，F＝qvB. (3)当________时，F＝0.【知识探究】一：洛伦兹力的方向和大小1．既然磁场对电流有力的作用,而电流又是由电荷定向移动形成的,那么很有可能是磁场对定向移动的电荷有力的作用。
依据左手定则试判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。
请你讨论下B、v、F三者方向间的相互关系结论：2. 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，每个自由电子的电量为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：电流强度I的微观表达式为：这段导体中含有自由电荷数为：每个自由电子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θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为(3) 讨论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？推导洛伦兹力表达式：【当堂训练】在如图所示的平行板装置中，电场强度E和磁感强度B互相垂直。
3.3.5 运动电荷在磁场中受到的力 学案
3.3.5 运动电荷在磁场中受到的力学案一、洛伦兹力1．定义：______________在磁场中所受的力．2．与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的______________，而洛伦兹力是安培力的微观本质．二、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力的方向(1)左手定则伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内．让______________从掌心进入，并使四指指向________________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受______________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向______．(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都______________，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．2．洛伦兹力的大小(1)一般公式：F＝qvB sinθ，其中θ为________方向与________方向的夹角．(2)当________时，F＝qvB.(3)当________时，F＝0.三、电视显像管的工作原理1．电视显像管应用了电子束________的原理．2．扫描：电子束打在荧光屏上的位置在______________的控制下一行一行的不断移动．3．偏转线圈：产生使电子束偏转的____________.一、洛伦兹力的方向和大小[问题情境]太阳发射出的带电粒子以300～1 000 km/s的速度扫过太阳系，形成“太阳风”(如图所示)．这种巨大的辐射经过地球时，为什么不能直射地球？为什么会在地球两极形成绚丽多彩如同梦幻般的极光？1．通过课本中的演示实验，我们得出什么结论？2．用左手定则判断洛伦兹力方向和用左手定则判断安培力方向时，左手的用法相同吗？3．洛伦兹力的大小如何确定？4．洛伦兹力和安培力的关系是怎样的？[要点提炼]1．____________电荷在磁场中所受的作用力称为洛伦兹力．2．洛伦兹力的方向可用____________定则来判断：伸开________手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向________运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的________电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．3．洛伦兹力的计算公式为F＝Bqv sinθ，式中θ指________方向与________方向的夹角．4．由左手定则可知，洛伦兹力的方向始终与运动电荷的速度方向________，所以洛伦兹力对带电粒子不做功．二、电视机显像管的工作原理[问题情境]目前，电视机已走进了家家户户，给人们的生活带来了巨大的变化．足不出户便可欣赏到千里之外的奥运赛事的精彩直播！电视机正在播放节目时，禁止将磁铁靠近荧光屏！你知道这是为什么吗？1．电视机显像管的主要构造是什么？2．显像管的工作原理是什么？3．电子束怎样实现“扫描”图像？例1图2中各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三者中的两个，试标出另一个的方向．变式训练1如图所示，将水平导线置于真空中，并通以恒定电流I.导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子的运动情况可能是()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运动变式训练2下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是()A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变例2如图所示，摆球带负电荷的单摆，在一匀强磁场中摆动．匀强磁场的方向垂直于纸面向里．摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力大小为F2，摆球加速度大小为a2，则()A．F1＞F2，a1＝a2B．F1＜F2，a1＝a2C．F1＞F2，a1＞a2D．F1＜F2，a1＜a2例3如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球其质量为m，带电荷量是＋q，小球可在棒上滑动．将此棒竖直放在互相垂直、方向如图所示的匀强电场和匀强磁场中，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B.小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度．变式训练3质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图6所示．物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，取g＝10 m/s2)，问：(1)物块带何种电荷？(2)物块离开斜面时的速度为多少？【即学即练】1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是()A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B2．下列说法正确的是()A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功3．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则()A．电子将向右偏转，速率不变B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变4．一初速度为零的质子，经过电压为1 880 V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10－4T的匀强磁场中，则质子受到的洛伦兹力多大？(质子质量m＝1.67×10－27kg，g＝10 m/s2)参考答案课前自主学习一、1.运动电荷 2.宏观表现二、1.(1)磁感线 正电荷运动的方向 洛伦兹力 相反 (2)垂直 2.(1)速度 磁感应强度 (2)v ⊥B(3)v ∥B三、1.磁偏转 2.偏转磁场 3.磁场核心知识探究一、[问题情境]1．运动的电荷在磁场中要受到力的作用2．左手用法相同3．由公式F ＝Bqv sin θ来确定 4.通电导线受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现[要点提炼]1．运动2．左手 左 正电荷 正3．速度 磁感应强度4．垂直二、[问题情境]1．电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏三部分组成2．阴极发射电子，经过偏转线圈(偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直)电子受洛伦兹力发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光3．在电视机显像管的偏转区，分别在竖直方向和水平方向产生偏转磁场，其方向、强弱都在不断地变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像如图所示那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描． 解题方法探究例1 (1)受力方向垂直于v 斜向上；(2)受力方向垂直于v 向左；(3)运动方向平行于斜面向下；(4)磁场方向垂直于纸面向外．解析 用左手定则判断，对－q ，四指应指向其运动方向的反方向．分别可得，图(1)中＋q 受洛伦兹力方向垂直于v 斜向上；图(2)中－q 受洛伦兹力方向垂直于v 向左；图(3)中－q 运动方向平行于斜面向下，图(4)中匀强磁场方向垂直于纸面向外．变式训练1 B [首先判断出电流I 在导线下方产生的磁场为垂直纸面向外，然后由左手定则即可判断质子的运动轨迹应为b.]变式训练2 BD [洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与其方向有关，故A 项错误；用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟正电荷运动的方向相反，故把＋q 换成－q ，且速度反向而大小不变时，洛伦兹力的方向不变，又因速度方向与B 的夹角也不变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B 项正确；洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C 项错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，不改变运动电荷的动能，故D 项正确．]例2 B[由于洛伦兹力不做功，所以从B 和A 到达C 点的速度大小相等．由a ＝v 2r可得a 1＝a 2.当由A 运动到C 时，以小球为研究对象受力分析如图甲所示，F 1＋F 洛－mg ＝ma 1.当由B 运动到C 时，受力分析如图乙所示，F 2－F 洛－mg ＝ma 2.由以上两式可得：F 2＞F 1，故B 正确．]例3 g －μqE m mg μqB －E B解析 此类问题属于涉及加速度的力学问题，必定得用牛顿第二定律解决，小球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律列出方程有mg －μF N ＝ma ，①F N －qE －qvB ＝0，②所以a ＝mg －μ(qvB ＋qE )m 故知v ＝0时，a 最大，a m ＝g －μqE m. 同样可知，a 随v 的增大而减小，当a 减小到零时，v 达最大，故mg ＝μ(qv m B ＋qE)得v m ＝mg μqB －E B. 变式训练3 (1)负电荷 (2)3.46 m /s解析 (1)由左手定则可知物块带负电荷．(2)当物块离开斜面时，物块对斜面的压力F N ＝0，对物块受力分析如图所示，则有F ＝mg cos 30°，即qvB ＝mg cos 30°.解得 v ＝3.46 m /s .即学即练1．B [根据左手定则，F 一定垂直于B 、v ；但B 与v 不一定垂直．]2．D [运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F ＝qvB sin θ，所以F 的大小不但与q 、v 、B 有关系，还与v 的方向与B 的夹角θ有关系，当θ＝0°或180°时，F ＝0，此时B 不一定等于零，所以A 、B 错误；又洛伦兹力与粒子的速度方向始终垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功，粒子的动能也就不变，但粒子速度方向要改变．所以C 错，D 对．]3．A [导线在其右侧产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可判断电子向右偏转，因洛伦兹力不做功，故速率不变．]4．4.8×10－17 N解析 对质子在电场中加速过程有：qU ＝12mv 2① 质子在磁场中受力F ＝Bqv ②由①②两式得：F ＝Bq 2qU m代入数据得：F ＝4.8×10－17 N .。
3.5运动电荷在磁场中受到的力(第2课时)
(1)负电荷 (2)3.5 m/s (3)1.2 m
8.在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一 倾角为θ、足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强 度为B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向 上。有一质量为m、带电荷量为＋q的小球静止 在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为 零，如图所示，若迅速把电场方向反转为竖直 向下，小球能在斜面上连续滑行多远？所用时 间是多少？
第三章
磁
5
场
运动电荷在磁场中受到的力
第2课时 习题课
第二次月考 时间：第15周
内容：第二章第5节至 第三章
如图表示磁场B的方向、电荷运动v的方 向和磁场对运动电荷作用力f方向的相互关 系，其中B、v、f的方向两两相垂直，错 误的图是( C )
F
F
F F
四、电视显像管的工作原理
1、要是电子打在A点，偏转磁场 应该沿什么方向？
3．下列有关带电粒子运动的说法中正 确的是(不计重力)( A B ) A．沿着电场线方向飞入匀强电场，动 能、速度都变化 B．沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动 能、速度都不变 C．垂直于磁感线方向飞入匀强磁场， 动能、速度都变化 D．垂直于磁感线方向飞入匀强磁场， 速度不变，动能改变
4.如图所示，一带负电的小滑块从粗糙 的斜面顶端滑至底端时的速率为v；若加 一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证 小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的 速率将（ B ）
6.一细棒处于磁感应强度为B的匀强磁场中， 棒与磁场垂直，磁感线方向垂直纸面向里，如 图24－11所示，棒上套一个可在其上滑动的带 负电的小环c，小环质量为m，电荷量为q，环与 棒间无摩擦。让小环从静止滑下，下滑中某时 刻环对棒的作用力恰qB
7.质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4 C的电 荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个 斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所 示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物 块开始离开斜面(设斜面足够长，g＝10 m/s2) 问：(1)物块带电的性质？ (2)物块离开斜面时的速度为多少？ (3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少？
江苏省建湖县第二中学高三物理一轮复习导学案 运动电荷在磁场中的受力 (无答案)
建湖二中2016届高二物理学历案17§3.5运动电荷在磁场中受到的力【课案设计】卞加荣【学习目标】1.会用左手定则判断洛伦兹力的方向.2.经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式，由此体会两力的关系，会计算洛伦兹力的大小。
3.了解电子束磁偏转的原理以及在电视显像管中的应用．【重点难点】1.利用左手定则判断洛伦兹力的方向2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算3.理解洛伦兹力对运动电荷不做功【课前预习】一、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力：在磁场中受到的力．2．方向判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指，并且都与手掌在同一个；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电荷运动的方向，这时就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向．3．大小计算：电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向，那么粒子所受的洛伦兹力为F＝ .在一般情况下，当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时，电荷所受的洛伦兹力为F＝。
二、电视显像管的工作原理电视显像管应用了电子束的道理．在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动，这在电视技术中叫做 .【课中学习】一、掌握洛伦兹力的方向[问题设计]如图所示，我们用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用，不同方向的磁场对电子束径迹有不同影响．那么电荷偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关系满足怎样的规律？[要点提炼]1．洛伦兹力的方向可以根据来判断，四指所指的方向为的运动方向(或为负电荷运动的)，拇指所指的方向就是运动的正电荷(负电荷)在磁场中所受的方向．负电荷受力的方向与同方向运动的正电荷受力的方向．2．洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都，即洛伦兹力的方向总是垂直于所决定的平面(但v和B的方向垂直)．当电荷运动方向与磁场方向不垂直时，应用左手定则不可能使四指指向电荷运动方向的同时让磁感线垂直穿入手心，这时只要磁感线从手心穿入即可。
§3.5运动电荷在磁场中受到的力
太阳磁暴
地磁场的磁层分布图
宇宙射线
从太阳或其他星体上， 时刻都有大量的高能粒子流 放出，称为宇宙射线。这些 高能粒子流若都到达地球， 将对地球上的生物带来危害。 但由于地球周围存在磁场， 在洛伦兹力的作用下，改变 了宇宙射线中带电粒子的运 动方向，从而对宇宙射线起 了一定的阻挡作用。
思考与讨论
2、（书98页第4题）如图所示，磁流体发电机是一项新兴技术， 它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A、B之间有一 个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大 量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、 B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。 （1）图中A、B板哪一个是发电机的正极。
v
F洛
思考与讨论
如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方 向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟 着反向？
v
F洛
结论：当电荷的运动方向和磁场方向 同时反向时，洛伦兹力方向不变。
思考与讨论
磁场对通电导线能产生安培力的作用， 当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的 大小为F安=BIL，而电流就是电荷的定向移 动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生 的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹 力的大小又与什么因素有关？ 1、通电导线在磁场中所受的安培力就是 洛伦兹力的宏观表现。 2、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运 动方向及磁场的方向有关。
洛伦兹力(Lorentz force)
1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫 洛伦兹力。 2、洛伦兹力的方向：
v
F洛
F洛
v
洛伦兹力的方向 实验结论：洛伦兹力的方向既 跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电方荷 的运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力 的方向总是垂直于磁感线和运动电 荷所在的平面，即：F安⊥Bv平面 伸开左手： 磁感线——垂直穿入手心 四指—— ①指向正电荷的运动方向 ②指向负电荷运动的反向 大拇指—— 所受洛伦兹力的方向
《运动电荷在磁场中受到的力》
《运动电荷在磁场中受到的力》教案编辑：苑继锋诸城一中一、教案背景：1、面向学生：诸城一中高二学生2、学科：高二物理3、课时：1课时4、学生课前准备：电子射线管、电源、蹄形磁铁、投影仪、小黑板、彩色水笔。
二、教学课题本节课可分三部分：首先通过观察演示实验，讨论洛伦兹力的方向，这一部分是学生的一个实验探究活动。
然后将安培力看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，通过安培力公式导出洛伦兹力的公式，这一部分是学生的一个理论探究活动。
最后，研究带电粒子在磁场中的运动，这一部分是学生的一个理论分析和实验验证的探究活动。
教材的这种安排，符合了新课程标准，起到了承上启下的作用，使物理学习能连续进行；符合学生的发展的要求；体现了教材重视课堂教学中的师生互动，学生自觉参与活动和学生合作探究的新课程教学理念，对应的目标是：1、知识目标(1)知道什么是洛伦兹力。
知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零。
(2) 会利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
(3)知道洛伦兹力大小的推理过程。
(4)掌握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、能力目标通过洛伦兹力大小的推导过程培养学生的分析推理能力，培养学生的迁移能力。
3、德育目标让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理—假设—实验验证”。
【教学重点】(1)利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
(2)掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
【教学难点】洛伦兹力方向的判断。
【教学方法】讲述法、分析推理法、讲练法。
在教学中以实验探究方法为主，辅之讲授法、演示法、讨论法等多种教学方法，教学中注重启发学生的思维，培养学生间协作精神，加强师生间的双向活动。
三、教材分析物理学体系中本章是经典电磁学理论的基本内容，而本节课是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，反应磁场和运动电荷的相互作用，是学生后面了解现代科技回旋加速器，质谱仪，磁流体发电机等的基础，还是力、电、磁综合问题分析中重要的一部分。
人教版高中物理选修31：第三章 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件
二、洛伦兹力与电场力的比较
评
是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和
电场的力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的。
洛伦兹力
电场力
作用 对象
仅在运动电荷的速度方向 带电粒子只要处在电场
与 B 不平行时，运动电荷才 中，一定受到电场力
受到洛伦兹力
F＝qvBsinθ，方向与 B 垂
大Байду номын сангаас、
F＝qE，F 的方向与 E
2．原理 (1)电子枪__发__射_电__子_____。 (2)电子束在磁场中__偏__转__。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场， 其方向、强弱都在_不__断__变__化___，使得电子束打在荧光屏上的 光点从上向下、从左向右不断移动。 4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两 __对__线__圈__产生的。
第三章：磁场
§3.5 运动电荷在磁场中受到的力
★复习：
导
◆.磁场对电流有力的作用 ------(安培力FA)
◆.电荷的定向移动形成 ------(电流I)
I
分析:我们已经知道磁场对电流有力的作用， 那么磁场对运动电荷有力的作用吗？
导
1.通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识 洛伦兹力。
2.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 3.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应
例2.电子以速率V0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁 场中，则（ AC ）
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
例3.如图所示，一个质量为m，电荷量为q的
B
高中物理 3.5运动电荷在磁场中的运动
二、洛伦兹力的大小
当运动电荷的速度v方向与磁感应强 度B方向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹 力大小为
3.电子的速率v=3×106 m/s，垂直射入 B=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力 是多大？
思考与深化
若带电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场 中，带电粒子在磁场中将会如何运动？
三、显像管的工作原理
3.如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬 挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60°， 水平磁场垂直于小球摆动的平面．当小球自左方 摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自 右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为（ ）
A.0 B.2mg C.4mg D.6mg
4.一个质量m＝0.1g的小滑块，带有q＝5×10-4C 的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(斜 面绝缘)，斜面置于B＝0.5T的匀强磁场中，磁场
第5节 运动电荷在磁场中受到的力
丰城九中
一、洛伦兹力(Lorentz force) 1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力， 叫洛伦兹力。 2、洛伦兹力的方向：
电子射线管的原理： 从阴极发射出来电子，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。
电视显像管应用了电子束在磁场中的偏 转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束 电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通 过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光 屏发光。
思考与讨论
如图所示，电视显像管中，要使电子束 从B逐渐向A点扫描，必须加一个怎样变化的 偏转磁场？
荧光屏中点O的下 方，应加一垂直向内 的磁场，且越下方磁 场越强，而在O点的上 方，应加一垂直向外 的磁场，且越上方的 磁场越强。
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3.5 运动电荷在磁场中受到的力导学案
【学前预习】
一、洛伦兹力
1．定义：______________在磁场中所受的力．
2．与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的______________，而洛伦兹力是安培力的微观本质．
二、洛伦兹力的方向和大小
1．洛伦兹力的方向
(1)左手定则
伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内．让______________从掌心进入，并使四指指向________________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受
______________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向______．
(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都______________，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．
2．洛伦兹力的大小
(1)一般公式：F＝qvB sinθ，其中θ为________方向与________方向的夹角．
(2)当________时，F＝qvB.
(3)当________时，F＝0.
三、电视显像管的工作原理
1．电视显像管应用了电子束________的原理．
2．扫描：电子束打在荧光屏上的位置在______________的控制下一行一行的不断移动．
3．偏转线圈：产生使电子束偏转的____________.
【课内探究】
探究一、洛伦兹力的方向和大小
[问题情境]
太阳发射出的带电粒子以300～1 000 km/s的速度扫过太阳系，形
成“太阳风”(如图1所示)．这种巨大的辐射经过地球时，为什么
不能直射地球？为什么会在地球两极形成绚丽多彩如同梦幻般的
极光？
1．通过课本中的演示实验，我们得出什么结论？图1
2．用左手定则判断洛伦兹力方向和用左手定则判断安培力方向时，左手的用法相同吗？
3．洛伦兹力的大小如何确定？
4．洛伦兹力和安培力的关系是怎样的？
[要点提炼]
1．____________电荷在磁场中所受的作用力称为洛伦兹力．
2．洛伦兹力的方向可用____________定则来判断：伸开________手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向________运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的________电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．
3．洛伦兹力的计算公式为F＝Bqv sinθ，式中θ指________方向与________方向的夹角．
4．由左手定则可知，洛伦兹力的方向始终与运动电荷的速度方向________，所以洛伦兹力对带电粒子不做功．
探究二、电视机显像管的工作原理
[问题情境]
目前，电视机已走进了家家户户，给人们的生活带来了巨大的变化．足不出户便可欣赏到千里之外的奥运赛事的精彩直播！电视机正在播放节目时，禁止将磁铁靠近荧光屏！你知道这是为什么吗？1．电视机显像管的主要构造是什么？
2．显像管的工作原理是什么？
3．电子束怎样实现“扫描”图像？
【典例精析】
例1 图2中各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三者中的两个，试标出另一个的方向．
图2
变式训练1 如图3所示，将水平导线置于真空中，并通以恒定电流I.导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子的运动情况可能是( )
图3
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
变式训练2 下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是( )
A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直
D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变
例2 如图4所示，摆球带负电荷的单摆，在一匀强磁场中摆动．匀强磁场的方向垂直于纸面向里．摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B 摆到最低点C时，摆线拉力大小为F2，摆球加速度大小为a2，则( )
图4
A．F1＞F2，a1＝a2B．F1＜F2，a1＝a2
C．F1＞F2，a1＞a2D．F1＜F2，a1＜a2
例3 如图5所示，套在很长的绝缘直棒上的小球其质量为m，带电荷量是＋q，小球可在棒上滑动．将此棒竖直放在互相垂直、方向如图所示的匀强电场和匀强磁场中，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B.小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度．
图5
变式训练3 质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图6所示．物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，取g＝10 m/s2)，问：
图6
(1)物块带何种电荷？
(2)物块离开斜面时的速度为多少？
【当堂检测】
1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )
A．F、B、v三者必定均保持垂直
B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v
C．B必定垂直于F，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B
2．下列说法正确的是( )
A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用
B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度
D．洛伦兹力对带电粒子不做功
3．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图7所示，则( )
图7
A．电子将向右偏转，速率不变
B．电子将向左偏转，速率改变
C．电子将向左偏转，速率不变
D．电子将向右偏转，速率改变
4．一初速度为零的质子，经过电压为1 880 V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10－4T的匀强磁场中，则质子受到的洛伦兹力多大？(质子质量m＝1.67×10－27kg，g＝10 m/s2)。