人教版高中物理选修3-15.运动电荷在磁场中受到的力
全国优质课大赛一等奖高中物理新课标教材选修三《磁场对运动电荷的作用力》教学设计+教学反思
问题引领，自主导学——《磁场对运动电荷的作用力》教学设计摘要：近年来，为了提高课堂效率，培养学生提出问题、解决问题、自主学习、合作学习能力，以问题为引领的自主导学模式悄然兴起。
教师通过课堂问题引领学生积极思考，让学生在自主学习、合作交流中加深对知识的理解、应用，并主动建构。
关键词：问题引领、自主导学、合作交流一、教学设计思路教材分析：本节课是人教版选修3-1第三章第5节《磁场对运动电荷的作用》的内容。
涉及到的知识点有“洛伦兹力的方向和大小”、“电视显像管的工作原理”。
在前一节学生学习了磁场对通电导线的作用——安培力，会用左手定则判断安培力的方向并计算大小，这为本节课进一步研究磁现象的电本质——洛伦兹力打下了基础。
对洛伦兹力的方向和大小的探究过程能很好的培养学生的合作交流能力，让学生体验科学探究的一般过程，是本节课的重点。
另一方面，由于时代在进步，电视机向薄发展，所以电视机显像管原理可以简单带过或用其他实例替代。
教学思路：为激发学生学习兴趣，本节课以自然现象（极光）为切入口引入新课，结合实验探究，采用问题引领，启发学生对洛伦兹力的方向和大小进行探究。
让学生在科学探究体验过程中，合作学习、深入讨论、总结提升。
二、教学目标1．知识与技能（1）知道磁场对电流作用（安培力）实质是磁场对运动电荷作用（洛仑兹力）的宏观表现。
（2）知道洛仑兹力的方向由左手定则判定，并会熟练地应用。
（3）能根据安培力的表达式F=BIL推导洛仑兹力表达式f=qvB，并能够进行简单计算。
2．过程与方法（1）通过实验探究让学生总结洛伦兹力的方向的判断方法；（2）通过理论探究让学生总结洛伦兹力的大小的计算方法。
3．情感、态度与价值观（1）提高学生透过现象认清本质的认知能力；（2）培养学生主动探索、善于分析的科学态度。
三、教学重难点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。
六、板书设计3.5磁场对运动电荷的作用微观宏观七、课后作业1．上网查阅资料：极光的形成2．课第2、3、4题教学反思有幸上了一节《磁场对运动电荷的作用》，在设计教学流程、改进实验装置、思考问题导学的学案、课堂教学、课后观摩及专家点评过程中学习到不少新的理念、新的知识。
运动电荷在磁场中受到的力
一、洛伦兹力
1、运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力.
洛伦兹，荷兰物理学家， 首先提出磁场对运动电 荷有作用力的观点。 洛 伦兹创立了经典电子论， 提出了洛伦兹变换公式， 1902年与其学生塞曼共 同获得诺贝尔物理学奖。 为纪念洛伦兹的卓著功 勋，荷兰政府决定从 1945年起，把他的生日 定为“洛伦兹节”。
洛伦兹力的大小
如图所示，设有一段长度为L，横截面 积为S的导线，导线单位体积内含有的自由 电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定 向移动速率为v，将这段通电导线垂直磁场 方向放入磁感应强度为B的磁场中。
洛伦兹力的大小 1、运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力.
洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。
每个电子受的磁场力为F = F /N 通过导体的电子数：N=nsL
洛 为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。
四指指向负电荷运动的反方向即可。
安
每个电子受的磁场力为F洛 = F安/N
1、试判断带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力
V2 V1
洛仑兹力的大小
（1）当速度方向与磁感应强度方向垂直（v⊥B）
通过导体的电子数：N=nsL
通过导体的电子数：N=nsL （1）当速度方向与磁感应强度方向垂直（v⊥B）
每个电子受的磁场力为F洛 = F安/N 若为负电荷，应如何判断？
洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。
2、电子的速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.
电流的微观表达式为 I=nqsv 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个平面内；
方正课件选修3-1人教版--3.5 运动电荷在磁场中受到的力
B O t
-B
（2）从B 开始至A连续变化（教材上）
B O -B
B
t
五、 典 例 分 析（下一节课任务------预习）
1、霍尔效应
（1）霍尔元件 2、速度选择器 （1）选择原理 （2）决定因素 3、磁流体发电机 （1）工作物质 （2）电动势 （3）无关因素 （2）霍尔电压
◆ 课 堂 小 结
一、f与F的关系 二、洛伦兹力的方向 三、洛伦兹力的大小
v B 时，
f qvB
角 时，
v
与
B
成
f qvB sin
（3） f qV B sin qV B （4）
f q V sin B qV B
V )
V sin V
B
)
V
B
B B sin
3. 三个场力的比较 （1）电荷在电场中?受到电场力，但 电荷在磁场中却?受到洛伦兹力； ① V=0 ②
手掌 四指
拇指
指向电流I方向
安培力F方向
4、四种信息的相互推断
V V
总结：三缺一 5、再论三个方向的关系
V f
f
（1）安培力F总是垂直于B、I决定的平面，但B与I可以不垂直；
（2）洛伦兹力f
f
B
v
f
★★★ 类 比
I
I
I
Fmax ILB
V
Fmin 0
四、电视显像管的工作原理
v B
（2）安培力可以对通电导线做功，但 洛伦兹力却永远不会对电荷做功 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小
四、电视显像管的工作原理
1. A三个特殊点 （1） A点 B向外 B竖直向上
【全国百强校】甘肃省西北师大附中人教版物理选修3-1 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件
显象管的工作原理
小
结
• 1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中所受的 磁场力叫洛伦兹力． • 2.洛伦兹力的大小：
• 运动电荷速度方向与磁场方向平行时， 洛伦兹力大小为F=0．
• 运动电荷速度方向与磁场方向垂直时， 洛伦兹力大小为F=qvB． • 当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时， 洛伦兹力大小F=qvBsinθ.
A．竖直向下沿直线
射向地面
B．相对于预定地面
向东偏转
V
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇
景
人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇
景
以正电荷为例
+
+
例题 4 ：一个质量 m ＝ 0.1g 的小滑 块，带有q＝5×10-4C的电荷放置在倾 角 θ ＝ 30°的光滑斜面上 ( 绝缘 ) ，斜 面置于 B ＝ 0.5T 的匀强磁场中，磁场 方向垂直纸面向里，如下图所示，小 滑块由静止开始沿斜面滑下，其斜面 足够长，小滑块滑至某一位置时，要 离开斜面，求： (1)小滑块带何种电荷？ (2) 小滑块离开斜面的瞬时速度多 大？ (3) 该斜面的长度至少多长？ (g ＝
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I (2)通电导线所受的安培力
nqvS
F安 BIL B(nqvS) L
(3)这段导线内的自由电荷数
N nSL
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
v
I v
F
F安 B(nqvS) L F洛 qvB N nSL
单位：F(N)，q(C)，v(m/s), B(T)
2019年整理人教版新课标高中物理全部目录资料
人教版高中物理目录高中物理新课标教材•必修1物理学与人类文明第一章运动的描述1质点参考系和坐标系2时间和位移3运动快慢的描述——速度4实验：用打点计时器测速度5速度变化快慢的描述——加速度第二章匀变速直线运动的研究1实验：探究小车速度随时间变化的规律2匀变速直线运动的速度与时间的关系3匀变速直线运动的位移与时间的关系4匀变速直线运动的速度与位移的关系5自由落体运动6伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1重力基本相互作用2弹力3摩擦力4力的合成5力的分解第四章牛顿运动定律1牛顿第一定律2实验：探究加速度与力、质量的关系3牛顿第二定律4力学单位制5牛顿第三定律6用牛顿运动定律解决问题（一）7用牛顿运动定律解决问题（二）学生实验课题研究课外读物高中物理新课标教材•必修2第五章曲线运动1.曲线运动2.平抛运动3.实验：研究平抛运动4.圆周运动5.向心加速度6.向心力7.生活中的圆周运动第六章万有引力与航天1.行星的运动2.太阳与行星间的引力3.万有引力定律4.万有引力理论的成就5.宇宙航行6.经典力学的局限性第七章机械能守恒定律1.追寻守恒量一一能量2.功3.功率4.重力势能5.探究弹性势能的表达式6.实验：探究功与速度变化的关系7.动能和动能定理8.机械能守恒定律9.实验：验证机械能守恒定律10.能量守恒定律与能源高中物理新课标教材•选修1-1第一章电场电流一、电荷库仑定律二、电场三、生活中的静电现象四、电容器五、电流和电源六、电流和热效应第二章磁场一、指南针与远洋航海二、电流的磁场三、磁场对通电导线的作用四、磁场对运动电荷的作用五、磁性材料第三章电磁感应一、电磁感应现象二、法拉第电磁感应定律三、交变电流四、变压器五、高压输电六、自感现象涡流七、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用一、电磁波的发现二、电磁波谱三、电磁波的发射和接收四、信息化社会五、课题研究：社会生活中的电磁波附录课外读物推荐高中物理新课标教材•选修1-2致同学们第一章分子动理论内能一、分子及其热运动二、物体的内能三、固体和液体四、气体第二章能量的守恒与耗散一、能量守恒定律二、热力学第一定律三、热机的工作原理四、热力学第二定律五、有序、无序和熵六、课题研究：家庭中的热机第三章核能一、放射性的发现二、原子与原子核的结构三、放射性衰变四、裂变和聚变五、核能的利用第四章能源的开发与利用一、热机的发展与应用二、电力和电信的发展与应用三、新能源的开发四、能源与可持续发展五、课题研究：太阳能综合利用的研究高中物理新课标教材•选修2-1第一章电场直流电路第1节电场第2节电源第3节多用电表第4节闭合电路的欧姆定律第2章磁场第1节磁场磁性材料第2节安培力与磁电式仪表第3节洛伦兹力和显像管第3章电磁感应第1节电磁感应现象第2节感应电动势第3节电磁感应现象在技术中的应用第4章交变电流电机第1节交变电流的产生和描述第2节变压器第3节三相交变电流第5章电磁波通信技术第1节电磁场电磁波第2节无线电波的发射、接收和传播第3节电视移动电话第4节电磁波谱第6章集成电路传感器第1节晶体管第2节集成电路第3节电子计算机第4节传感器高中物理新课标教材•选修2-2第1章物体的平衡第1节共点力平衡条件的应用第2节平动和转动第3节力矩和力偶第4节力矩的平衡条件第5节刚体平衡的条件第6节物体平衡的稳定性第2章材料与结构第1节物体的形变第2节弹性形变与范性形变第3节常见承重结构第3章机械与传动装置第1节常见的传动装置第2节能自锁的传动装置第3节液压传动第4节常用机构第4章热机第1节热机原理热机效率第2节活塞式内燃机第3节蒸汽轮机燃气轮机第4节喷气发动机第5章制冷机第1节制冷机的原理第2节电冰箱第3节空调器高中物理新课标教材•选修2-3第一章光的折射第1节光的折射折射率第2节全反射光导纤维第3节棱镜和透镜第4节透镜成像规律第5节透镜成像公式第2章常用光学仪器第1节眼睛第2节显微镜和望远镜第3节照相机第3章光的干涉、衍射和偏振第1节机械波的衍射和干涉第2节光的干涉第3节光的衍射第4节光的偏振第4章光源与激光第1节光源第2节常用照明光源第3节激光第4节激光的应用第5章放射性与原子核第1节天然放射现象原子结构第2节原子核衰变第3节放射性同位素的应用第4节射线的探测和防护第6章核能与反应堆技术第1节核反应和核能第2节核裂变和裂变反应堆第3节核聚变和受控热核反应高中物理新课标教材•选修3-1第一章静电场1电荷及其守恒定律2库仑定律3电场强度11电势能和电势12电势差6电势差与电场强度的关系7静电现象的应用8 电容器的电容9带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1电源和电流2电动势3欧姆定律4串联电路和并联电路5焦耳定律6导体的电阻7闭合电路的欧姆定律8多用电表的原理9实验：练习使用多用电表10实验：测定电池的电动势和内阻11简单的逻辑电路第三章磁场1磁现象和磁场2磁感应强度3几种常见的磁场4通电导线和磁场中受到的力5运动电荷在磁场中受到的力6带电粒子在匀强磁场中的运动高中物理新课标教材•选修3-2第四章电磁感应1划时代的发现2探究感应电流的产生条件3楞次定律4法拉第电磁感应定律5电磁感应现象的两类情况6互感和自感7涡轮流、电磁阻尼和电磁驱动第五章交变电流1交变电流2描述交变电流的物理量3电感和电容对交变电流的影响4变压器5电能的输送第六章传感器1传感器及其工作原理2传感器的应用3实验：传感器的应用附录一些元器件的原理和使用要点课题研究普通高中课程标准实验教科书物理选修3-3第七章分子动理论1物体是由大量分子组成的2分子的热运动3分子间的作用力4温度和温标5内能第八章气体1气体的等温变化2气体的等容变化和等压变化3理想气体的状态方程4气体热现象的微观意义第九章固体、液体和物态变化1固体2液体3饱和汽与饱和汽压4物态变化中的能量交换第十章热力学定律1功和内能2 热和内能3热力学第一定律能量守恒定律4热力学第二定律5热力学第二定律的微观解释6能源和可持续发展课题研究普通高中课程标准实验教科书物理选修3-4第十一章机械振动1简谐运动2简谐运动的描述3简谐运动的回复力和能量4单摆5外力作用下的振动第十二章机械波1波的形成和传播2波的图象3波长、频率和波速4波的衍射和干涉5多普勒效应6惠更斯原理第十三章光1光的反射和折射2全反射3光的干涉4实验：用双缝干涉测量光的波长5光的衍射6光的偏振7光的颜色色散8激光第十四章电磁波1电磁波的发现2电磁振荡3电磁波的发射和接收4电磁波与信息化社会5电磁波谱第十五章相对论简介1相对论的诞生2时间和空间的相对性3狭义相对论的其他结论4广义相对论简介课题研究高中物理新课标教材•选修3-5第十六章动量守恒定律1实验：探究碰撞中的不变量2动量和动量定理3动量守恒定律4碰撞5反冲运动火箭第十七章波粒二象性1能量量子化2光的粒子性3粒子的波动性4概率波5不确定性关系第十八章原子结构1 电子的发现2原子的核式结构模型3氢原子光谱4玻尔的原子模型第十九章原子核1原子核的组成2放射性元素的衰变3探测射线的方法4放射性的应用与防护5核力与结合能6重核的裂变7核聚变8粒子和宇宙。
高中物理第三章《第4节-通电导线在磁场中受到的力》新人教版选修
[解析] 当开关K接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感 线的分布如图所示，由左手定则知通电直导线此时左端受力指 向纸内，右端受力指向纸外，故导线将转动，转到与磁感线接 近垂直时，整个导线受到的磁场力将竖直向下，故悬线张力变 大，选项D正确．
[答案] D
考点三 磁电式电流表 磁电式电流表的灵敏度较高，那么其原理是什么呢？
左手定则应用的两个要点 (1)安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方 向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场 方向均垂直． (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一 定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角．但四指一定要指 向电流方向．
[变式训练] 如图所示，导线 ABC 为垂直折线，其中电流 为 I，AB＝BC＝L，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场 的磁感应强度为 B，求导线 ABC 所受安培力的大小和方向．
把整段导线分为多段电流元，先用 左手定则判断每段电流元受力的方 电流元法 向，然后判断整段导线所受合力的 方向，从而确定导线的运动方向 环形电流可等效成小磁针，通电螺 等效法 线管可以等效成条形磁铁或多个环 形电流，反过来也成立
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊 特殊位置法 位置，然后判断其所受安培力的方向，从
(3)形象记忆左手定则和安培定则的不同用途：“力”字最 后一笔是向左写的，用左手判断安培力的方向，电流的磁场中的 “电”字最后一笔是向右写的，用右手判断电流的磁场方向．简 称“左力右电”．
2. 安培力的大小 (1)当 B 与 I 垂直时，F＝BIL；当 B 与 I 成 θ 角时，F＝BILsinθ， θ 是 B 与 I 的夹角． (2)B 对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度． (3)导线 L 所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公 式 F＝BILsinθ 仅适用于很短的通电导线(我们可以把这样的直 线电流称为直线电流元)．
2020_2021学年高中物理第三章磁场5运动电荷在磁场中受到的力课件新人教版选修3_1
Wf′=
1 2
mv′2-0,Wf′>Wf,所以v′<v。故B正确,A、C、D错误。
【素养训练】
1.带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场,恰做匀速直线运动,如图所示,若油滴
质量为m,磁感应强度为B,则下述说法正确的是 ( )
A.油滴必带正电荷,电荷量为 mg
B.油滴必带正电荷,比荷 q vq0B
m
C.油滴必带负电荷,电荷量为
(1)来自太阳高能带电粒子在地磁场中受到什么力的作用? 提示:洛伦兹力 (2)极光为什么常出现于高纬度地区? 提示:由于带电粒子在地磁场中受到洛伦兹力的作用,这些高能粒子转向极区,所 以极光常见于高纬度地区。
【典例示范】 【典例】一质子在匀强磁场中运动,不考虑其他场力(重力)作用,下列说法正确 的是 ( ) A.可能做类平抛运动 B.一定做匀变速直线运动 C.可能做匀速直线运动 D.只能做匀速圆周运动
【拓展例题】考查内容:洛伦兹力作用下的力学综合 【典例】如图所示,质量m=1.0×10-4 kg的小球放在绝缘的水平面上,小球带电 荷量q=2.0×10-4 C,小球与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,外加水平向右的匀强 电场E=5 V/m,垂直纸面向外的匀强磁场B=2 T,小球从静止开始运动。(取g= 10 m/s2)求: (1)小球具有最大加速度的值为多少? (2)小球的最大速度为多少?
2
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
电子初始运动方向如图,则
()
A.电子将向左偏转,速率不变
B.电子将向左偏转,速率改变
C.电子将向右偏转,速率不变
D.电子将向右偏转,速率改变
【解析】选C。由安培定则可知导体右侧磁场方向垂直于纸面向里,然后根据左
高中物理教科版选修31课件：第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
对洛伦兹力的理解
1．对洛伦兹力方向的理解 (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； 如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变。
(2)在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手 定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动 方向垂直，即洛伦兹力垂直于 v 和 B 两者所决定的平面。
[答案] C
1．在下列选项的四个图中，标出了匀强磁场的磁感应强度 B 的 方向、带正电的粒子在磁场中速度 v 的方向和其所受洛伦兹 力 F 洛的方向，其中正确表示这三个方向关系的图是 ( )
解析：根据左手定则可知 A 图中洛伦兹力方向向下，故 A 错 误；B 图中洛伦兹力的方向向上，故 B 正确；C 图中洛伦兹 力方向应该垂直纸面向外，故 C 错误；D 图中洛伦兹力方向 应该垂直纸面向里，故 D 错误。 答案：B
C．向西
D．向北
解析：地球赤道上空地磁场的磁感线方向由南向北，射向赤道
的带正电粒子垂直于地面向下，根据左手定则可判断带正电的
粒子受力向东，A 正确。 答案：A
3．带电荷量为＋q 的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确
的是
()
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q 改为－q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹
力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定
与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
解析：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒 子速度的方向有关。例如，当粒子速度与磁场垂直时，F＝qvB， 当粒子速度与磁场平行时，F＝0。又由于洛伦兹力的方向永远与 粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也 不同，所以 A 选项错。因为＋q 改为－q 且速度反向时所形成的 电流方向与原＋q 运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛 伦兹力方向不变，再由 F＝qvB 知大小不变，所以 B 选项正确。 因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所 以 C 选项错。因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不 做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒 子速度的方向不断改变，所以 D 选项错。 答案：B
选修3-1第三章 第5节 运动电荷在磁场中受到的力
【例 4】一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则( A．此空间一定不存在磁场 B．此空间一定不存在电场 C．此空间可能只有匀强磁场，方向与电子速度垂直 D．此空间可能有相互正交的匀强磁场和匀强电场
)
解析：电子穿过某一空间而未发生偏转，说明电子可能不 受外力，可能合外力为零或外力的方向与速度方向在一直线上． 当 v∥B 或 B＝0 时，洛伦兹力为零，电子不偏转，A 错误；速 度 v⊥B 时，洛伦兹力不为零，且与 v 垂直，必偏转，C 错误； 电子在电场中所受的静电力和运动方向在同一直线上时，电子 运动方向不发生偏转，B 错误；当电子所受静电力和洛伦兹力 平衡时也不发生偏转，故 D 正确．
1．洛伦兹力方向的判断 (1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并
且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指 指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电 荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．
(2)判断负电荷在磁场中运动受洛伦兹力的方向，四指要指 向负电荷运动的相反电荷受力的方向________．
3．洛伦兹力的大小 带电量为 q 的粒子，以速率 v 进入磁感应强度为 B 的匀强 磁场中： (1) 当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力 0 f＝__________. (2) 当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力 f
qvB ＝__________. (3)当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角为θ时，洛伦兹
太阳风是一种连续存在，来自太阳并以 200～800 km/s 的 速度运动的带电粒子流．太阳风对地球的影响很大，当它抵达 地球时，往往引起很大的磁暴，且会在地球两极形成绚丽多彩 如同梦幻般的极光．
图 3－5－1
讨论： 洛伦兹力 (1)运动电荷在磁场中受到的力称为__________，力的方向 左手 可用______定则来判断． (2)为什么会在地球两极形成极光？ 太阳风是太阳喷射出的带电粒子流，当太阳风进入地磁场 时，由于地磁场的作用，太阳风中的带电粒子进入地球南北两 极地区，两极的高层大气，受到太阳风的轰击后会发出光芒， 形成极光．
人教版高中物理选修31课件：第三章 磁场 5 运动电荷在磁场中受到的力
新课导入
【导入一】
前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：
1．如何判定安培力的方向(让学生上黑板做)
若已知图351中：B＝4.0×10－2 T，导线长L＝10 cm，I＝1 A．求导线所受的安培
力大小．
[学生解答]
解：F＝BIL＝4×10－2 T×1 A×0.1 m＝4×10－3 N
(1)利用左手定则会判断洛伦兹力的方向．
(2)掌握垂直磁场方向进入磁场的带电粒子受到的洛伦兹力大小的计算．
【难点】
(1)洛伦兹力对带电粒子不做功．
(2)洛伦兹力方向的判断．
教学建议
本节教材的重点是洛伦兹力的大小、方向和产生条件，其中公式f＝qvBsin θ的推
导和应用是个难点，由于洛伦兹力是属于微观的力学范畴，抽象是突出的特点，
[教师]说明电子射线管的原理：
说明阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电
子流，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，磁铁是
用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向．
新课导入
[实验结果]在没有外磁场时，电子束沿直线运动，蹄形磁铁靠近电子射线管，发
子的运动方向都和磁感应强度的方向垂直.根据左手定则,由于是负电荷,四指应
电荷，AB导体杆不受安培力.
知识必备
知识点一
洛伦兹力的方向
1.运动电荷在磁场中所受的力,叫作洛伦兹力.
2.洛伦兹力的方向:使用左手定则判定.
判定方法: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个平面内;让
磁感线从掌心进入,并使四指指向
正电荷运动
的方向,这时拇指所指的方向就是
人教版高中物理选修3-13.5运动电荷在磁场中受到的力
（精心整理，诚意制作）1、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2、长直导线AB 附近有一带电的小球，由绝缘丝线悬挂在M 点，当AB 中通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是（ ）A.小球受磁场力作用，方向与导线垂直指向纸里B.小球受磁场力作用，方向与导线垂直指向纸外C.小球受磁场力作用，方向与导线垂直向左D.小球不受磁场力作用3、在你身边，若有一束电子从上而下运动，在地磁场的作用下，它将( )A ．向东偏转B ．向西偏转C ．向北偏转D ．向南偏转4、以下说法正确的是 ( )A ．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力B ．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C ．洛伦兹力对运动电荷一定不做功D ．洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小5.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( )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6.初速为v 0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直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7、如图所示，有一磁感应强度为Ｂ、方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速ｖ从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小和方向是( )A.v B ,竖直向上B. vB ，水平向左 C.Bv,垂直纸面向里 D. Bv,垂直纸面向外8．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B9．如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时( )A．小球的动能相同B．丝线所受的拉力相同C．小球所受的洛伦兹力相同D．小球的向心加速度相同10．一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就这个空间是否存在电场或磁场，下列说法中正确的是 ( )A．一定不存在电场B．一定不存在磁场C．一定存在磁场D．可以既存在磁场，又可以存在电场11、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（）A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地面向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转12、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F洛=______________。
高中物理3-1磁场第3章 第5节运动电荷在磁场中受到的力
物理 ·选修3-1(A)
课前自主预习 要点名师点拨 课堂互动探究 跨越思维误区 学业达标测试
活页作业
一、阴极射线在磁场中的偏转 1．阴极射线：从阴极射线管的_阴__极___射出的电子束． 2．实验现象：无磁场时电子束是__一__条__直__线___，有磁场时 发生弯曲． 3．实验结论：说明磁场对运动的电子有____磁__场__力_____的 作用．
物理 ·选修3-1(A)
课前自主预习 要点名师点拨 课堂互动探究 跨越思维误区 学业达标测试
活页作业
2．F、B、v三者方向间关系：电荷运动方向和磁场方向 间没有因果关系，两者关系是不确定的．电荷运动方向和磁场 方向确定洛伦兹力方向，F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所决 定的平面．
3．特点：洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变 化．但无论怎样变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹 力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小．
物理 ·选修3-1(A)
课前自主预习 要点名师点拨 课堂互动探究 跨越思维误区 学业达标测试
活页作业
【针对训练】 2.如图所示，在竖直绝缘的水平台上，一个 带正电的小球以水平速度v0抛出，落在地面上的A点，若加一 垂直纸面向里的匀强磁场，小球仍能落到地面上，则小球的落 点( )
A．仍在A点 C．在A点右侧
(2)v 与 B 的夹角为 30°，F＝qvBsin 30°＝12qvB，方向垂直 纸面向里．
(3)由于 v 与 B 平行，所以不受洛伦兹力． (4)v 与 B 垂直，F＝qvB，方向与 v 垂直斜向上． 答案：见解析
物理 ·选修3-1(A)
课前自主预习 要点名师点拨 课堂互动探究 跨越思维误区 学业达标测试
高中物理选修3-1 运动电荷在磁场中受到的力 课后作业(含解析)
运动电荷在磁场中受到的力课后作业一、选择题考点一洛伦兹力1．大量的带电荷量均为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是()A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为－q，速度反向但大小不变，且与磁场方向不平行，则洛伦兹力的大小方向均不变C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用D．带电粒子受到的洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度就越小答案B解析带电粒子在磁场中运动时受到的磁场力不仅与其速度的大小有关，还与其速度的方向有关，当速度方向与磁场方向在一条直线上时，不受磁场力作用，所以A、C、D错误；根据左手定则，不难判断B是正确的．2．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是()A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定两两互相垂直C．电子射线垂直进入磁场发生偏转，这是因为洛伦兹力对电子做功的结果D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力答案D解析运动电荷的速度方向如果和磁场方向平行，运动电荷不受洛伦兹力作用，所以A错误；电荷运动方向不一定垂直于磁感应强度方向，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度方向，故B错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，所以C错误；只有运动的电荷在磁场中运动方向与磁场方向不平行才受磁场力作用，所以电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力，故D正确．3．下列四副图关于各物理量方向间的关系中，正确的是()答案B解析由左手定则可知，安培力的方向总是与磁感应强度的方向垂直，故A错误；磁场的方向向下，电流的方向向里，由左手定则可知安培力的方向向左，故B正确；由左手定则可知，洛伦兹力的方向总是与磁感应强度的方向垂直，应为垂直纸面向外，故C错误；通电螺线管内部产生的磁场的方向沿螺线管的轴线的方向，由题图D可知电荷运动的方向与磁感线的方向平行，不受洛伦兹力，故D错误．4．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1∶4，电荷量之比为1∶2，则两带电粒子受洛伦兹力之比为()A．2∶1 B．1∶1 C．1∶2 D．1∶4答案C解析带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时，洛伦兹力F＝q v B与电荷量成正比，与质量无关，C项正确．考点二带电粒子(带电体)在磁场中的运动5.电视显像管原理的示意图如图1所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是()图1答案A解析电子偏转到a点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，对应的B－t图的图线应在t轴下方；电子偏转到b点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，对应的B－t图的图线应在t轴上方，A正确．6．两个完全相同的带等量的正电荷的小球a和b，从同一高度自由落下，分别穿过高度相同的水平方向的匀强电场和匀强磁场，如图2所示，然后再落到地面上，设两球运动所用的总时间分别为t a、t b，则()图2A．t a＝t b B．t a＞t bC．t a＜t b D．条件不足，无法比较答案C解析a球进入匀强电场后，始终受到水平向右的电场力F电＝qE作用，这个力不会改变a 在竖直方向运动的速度，故它下落的总时间t a与没有电场时自由下落的时间t0相同．b球以某一速度进入匀强磁场瞬间它就受到水平向右的洛伦兹力作用，这个力只改变速度方向，会使速度方向向右发生偏转，又因为洛伦兹力始终与速度方向垂直，当速度方向变化时，洛伦兹力的方向也发生变化，不再沿水平方向．如图所示为小球b在磁场中某一位置时的受力情况，从图中可以看出洛伦兹力F洛的分力F1会影响小球竖直方向的运动，使竖直下落的加速度减小(小于g)，故其下落的时间t b大于没有磁场时小球自由下落的总时间t0.综上所述，t a＜t b.7. (多选)如图3所示，在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带正电荷的小球，管道半径略大于球体半径，整个管道处于方向与管道垂直的水平匀强磁场中；现给球施加一个水平向右的初速度v0，以后小球的速度随时间变化的图象可能正确的是()图3答案 ACD解析 给小球施加一个水平向右的初速度，小球将受到向上的洛伦兹力，还受重力、可能有向后的滑动摩擦力；若重力小于洛伦兹力，小球受到向下的弹力，则受到摩擦力，做减速运动，当洛伦兹力等于重力时，做匀速运动，故C 正确．若重力大于洛伦兹力，小球受到向上的弹力，则受到摩擦力，将做减速运动，随洛伦兹力的减小，压力变大，摩擦力变大，加速度逐渐变大，最后速度为零，故D 正确．若洛伦兹力等于小球的重力，小球将做匀速直线运动，故A 正确．故选A 、C 、D.8．(多选)质量为m 、电荷量为q 的带正电小球，从倾角为θ的粗糙绝缘斜面(μ<tan θ)上由静止下滑，斜面足够长，整个斜面置于方向垂直纸面向外的匀强磁场中，其磁感应强度为B ，如图4所示．带电小球运动过程中，下面说法中正确的是( )图4A ．小球在斜面上运动时做匀加速直线运动B ．小球在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动C ．小球最终在斜面上匀速运动D ．小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力刚好为零时的速率为mg cos θBq答案 BD解析 据题意，小球运动过程中受到重力、支持力、摩擦力和垂直斜面向上的洛伦兹力，小球加速度为：a ＝g sin θ－μ(mg cos θ－q v B )m，小球做加速运动，则加速度也增加，小球最终将脱离斜面，故选项A 、C 错误，选项B 正确；当小球对斜面压力为0时，有：mg cos θ－q v B＝0，速度为：v ＝mg cos θqB，故选项D 正确．考点三 速度选择器和磁流体发电机9．(多选)如图5所示，水平放置的平行板电容器两板间有垂直纸面向里的匀强磁场，开关S 闭合时一带电粒子恰好水平向右匀速穿过两板，重力不计．对相同状态入射的粒子，下列说法正确的是( )图5A ．保持开关闭合，若滑片P 向上滑动，粒子可能从下板边缘射出B ．保持开关闭合，若将磁场方向反向，粒子仍可能沿直线射出C ．保持开关闭合，若A 板向上移动后，调节滑片P 的位置，粒子仍可能沿直线射出D ．如果开关断开，调节滑片P 的位置，粒子可能继续沿直线射出答案 AC解析 带电粒子匀速通过两板间，电场力和洛伦兹力相等．若开关闭合，滑片P 向上滑动，两板间电压减小，电场力减小，若粒子带负电则粒子向下偏转，A 正确．若开关闭合，磁场反向，洛伦兹力也反向，粒子不能沿直线射出，B 错误．开关闭合，A 板向上移动后，调节滑片P 的位置，可使电场强度不变，粒子仍可能沿直线射出，C 正确．开关断开，电容器通过滑动变阻器放电，粒子不再受电场力作用，也就不能沿直线射出，D 错误．10．(多选)目前世界上有一种新型发电机叫磁流体发电机，如图6表示它的原理：将一束等离子体(包含正、负离子)喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A 、B ，于是金属板上就会聚集电荷，产生电压．以下说法正确的是( )图6A ．B 板带正电B ．A 板带正电C ．其他条件不变，只增大射入速度，U AB 增大D ．其他条件不变，只增大磁感应强度，U AB 增大答案 ACD解析 根据左手定则，正离子进入磁场受到的洛伦兹力向下，A 正确，B 错误．最后，离子受力平衡有qB v ＝q U AB d，可得U AB ＝B v d ，C 、D 正确．二、非选择题11．(带电体在磁场中的运动)质量为m 、带电荷量为＋q 的小球，用一长为l 的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ，如图7所示，用绝缘的方法使小球位于能使悬线呈水平的位置A ，然后由静止释放，小球运动的平面与B 的方向垂直，小球第一次和第二次经过最低点C 时悬线的拉力F T1和F T2分别为多少？(重力加速度为g )图7答案 3mg －qB 2gl 3mg ＋qB 2gl解析 小球由A 运动到C 的过程中，洛伦兹力始终与v 的方向垂直，对小球不做功，只有重力做功，由动能定理有mgl ＝12m v C 2，解得v C ＝2gl . 在C 点，由左手定则可知洛伦兹力向上，其受力情况如图甲所示．由牛顿第二定律，有F T1＋F 洛－mg ＝m v C 2l，又F 洛＝q v C B ，所以F T1＝3mg －qB 2gl . 同理可得小球第二次经过C 点时，受力情况如图乙所示，所以F T2＝3mg ＋qB 2gl .12．(带电体在磁场中的运动)如图8所示，质量为m ＝1 kg 、电荷量为q ＝5×10－2 C 的带正电荷的小滑块，从半径为R ＝0.4 m 的光滑固定绝缘14圆弧轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100 V /m ，方向水平向右，B ＝1 T ，方向垂直纸面向里，g ＝10 m/s 2.求：图8(1)滑块到达C 点时的速度；(2)在C 点时滑块所受洛伦兹力；(3)在C 点滑块对轨道的压力．答案 (1)2 m/s ，方向水平向左(2)0.1 N ，方向竖直向下(3)20.1 N ，方向竖直向下解析 以滑块为研究对象，自轨道上A 点滑到C 点的过程中，受重力mg ，方向竖直向下；电场力qE ，方向水平向右；洛伦兹力F 洛＝q v B ，方向始终垂直于速度方向；轨道的支持力F N 的方向始终指向圆心．(1)滑块从A 到C 的过程中洛伦兹力和支持力不做功，由动能定理得mgR －qER ＝12m v C 2 得v C ＝2(mg －qE )R m＝2 m/s ，方向水平向左． (2)根据洛伦兹力公式得：F 洛＝q v C B ＝5×10－2×2×1 N ＝0.1 N ，方向竖直向下．(3)在C 点，由牛顿第二定律得F N －mg －q v C B ＝m v C 2R得：F N ＝mg ＋q v C B ＋m v C 2R＝20.1 N 由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力为20.1 N ，方向竖直向下．。
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
【物理】3.5 磁场对运动电荷的作用力 课件(人教版选修3-1)
讨论:①当v⊥B时,θ=90°,sinθ=1,所以洛伦兹力f=qvB,即运动
方向与磁场垂直时,洛伦兹力最大. ②当v∥B时,θ=0°,洛伦兹力f=0,即运动方向与磁场方向平行 时,不受洛伦兹力.
二､洛伦兹力的应用
1.电视显像管的工作原理
(1)构造如图
(2)原理: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
带电荷量是+q,小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在互相垂 直且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是E,磁 感应强度是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.
解析:此类问题属于涉及加速度的力学问题,必须得用牛顿第 二定律解决,小球受力分析如右图所示,根据牛顿第二定律列 出方程有
三､电视机显像管的工作原理
扫描:电视机显像管应用了电子束磁偏转的原理,使电子束
偏转的磁场是由两个线圈产生的,叫做偏转线圈,为了与显
像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成了鞍形.
知识梳理图
课堂互动探究
一､洛伦兹力
1.洛伦兹力的定义
定义:磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力.
2.洛伦兹力的方向的判断方法——左手定则
二､洛伦兹力大小的计算
例2: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,磁场方向如右图所示,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取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? (3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少?
如果宇宙射线到达地球,将对地球上的生物带来危害.所幸的是由
物理人教版高中选修3-1运动电荷在磁场中受到的力
( V⊥B） ( V∥B）
3.当V与B成一角度θ时
F洛=qVBsinθ
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？ 垂直纸面向外 2、要是电子打在B点，偏转磁场 应该沿什么方向？ 垂直纸面向里 3、要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应 该怎样变化？ 先垂直纸面向外并逐渐减小， 然后垂直纸面向里并逐渐增大。
二.洛伦兹力的方向----左手定则
v 1、伸开左手，使大拇指和其余四 指垂直且指向正电荷运动的方向， 那么拇指所指的方向就使正电荷 所受洛伦兹力的方向。 2、 如果运动的是负电荷，则四 指指向负电荷运动的反方向，那 么拇指所指的方向就是负电荷所 受洛伦兹力的方向。
欢迎各位同仁指导！
运动电荷在磁场中受到的力
1 2 3
教材分析 教学目标 重点难点 教法与学法 教学过程
4 5
运动电荷在磁场中受到的力
1 2 3
教材分析 教学目标 重点难点 教法与学法 教学过程
4 5
教材分析
• 第三章 磁场
一、磁现象和磁场 二、磁感应强度 三、几种常见的磁场 四、通电导线在磁场中受到的力 五、运动电荷在磁场中受到的力 六、带电粒子在匀强磁场中的运动
回顾复习：
2、电流是如何形成的？
电流是由电荷的定向移动形成的
猜想： 磁场可能对运动电荷有力的作用。
当电子射线管的周围不存在磁场时，
电子的运动轨迹是直线
当电子射线管的周围存在磁场时， 电子的运动轨迹是曲线
结论
磁场对运动电荷有力的作用
洛伦兹，荷兰物理学 家，首先提出磁场对 运动电荷有作用力的 观点。 洛伦兹创立了 经典电子论，提出了 洛伦兹变换公式， 1902年与其学生塞曼 共同获得诺贝尔物理 学奖。为纪念洛伦兹 的卓著功勋，荷兰政 府决定从1945年起， 把他的生日定为“洛 伦兹节”。 洛伦兹（1853—1928）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中物理学习材料
（灿若寒星**整理制作）
第3章5
1．如下图所示是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图(其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直)．其中正确的是()
解析：此题主要考查左手定则及立体图像的辩认，利用左手定则可判断出D是正确的．
答案： D
2．下列说法中正确的是()
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
解析：
答案： D
3．如下图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导
线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运
动情况是()
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
解析：由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确；A错误．答案： B
4．如下图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图．电流方向如图所示，试判断正对读者而来的电子束将向哪边偏转()
A．向上B．向下
C．向左D．向右
答案： C
5．如右图为一“滤速器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出．不计重力作用．可能达到上述目的的办法是() A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里
B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里
C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外
D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外
解析：要使电子沿直线OO′射出，则电子必做匀速直线运动，电子受力平衡．在该场区，电子受到电场力和洛伦兹力，要使电子二力平衡，则二力方向分别为竖直向上和竖直
向下．A选项电子所受电场力竖直向上，由左手定则判断洛伦兹力竖直向下，满足受力平衡．同理，D选项也满足受力平衡．所以A、D选项正确．
答案：AD
6．带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如右图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是()
A．油滴必带正电荷，电荷量为2mg/v0B
B．油滴必带负电荷，比荷q/m＝g/v0B
C．油滴必带正电荷，电荷量为mg/v0B
D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝mg/v0B
答案： C
7．如下图所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中．现给滑环施以一个水平向右的瞬时冲量，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能是()
A．始终做匀速运动B．开始做减速运动，最后静止于杆上
C．先做加速运动，最后做匀速运动D．先做减速运动，最后做匀速运动
解析：带电滑环向右运动时所受洛伦兹力方向向上，其大小与滑环初速度大小有关．由于滑环初速度的大小未具体给定，因而洛伦兹力与滑环重力可出现三种不同的关系：(1)当洛伦兹力等于重力，则滑环做匀速运动．(2)当洛伦兹力开始时小于重力，滑环将做减速运动，最后停在杆上．(3)当洛伦兹力开始时大于重力，滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小，滑环与杆之间挤压力将逐渐减小，因而滑环所受的摩擦力减小，当挤压为零时，摩擦力为零，滑环做匀速运动，故正确的答案为A、B、D.
答案：ABD
8．在如下图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是()
答案：BC
9.如右图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B 的匀强磁场中．质量为m 、带电荷量为＋Q 的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是( )
A ．滑块受到的摩擦力不变
B ．滑块到达地面时的动能与B 的大小无关
C ．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下
D ．B 很大时，滑块可能静止于斜面上
解析： 据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C 对．随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A 错．B 越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B 错．由于开始滑块不受洛伦兹力时就能下滑，故B 再大，滑块也不可能静止在斜面上．
答案： C
10．如右图所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图．K 为电子枪，由枪中沿KA 方向射出的电子，速度大小不一．当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S .设产生匀强电场的平行板间的电压为300 V ，间距
为5 cm ，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T ，问：
(1)磁场的方向应该垂直纸面向里还是垂直纸面向外？
(2)速度为多大的电子才能通过小孔S?
解析： (1)由题图可知，平行板产生的电场强度E 方向向下．带负电的电子受到的电场力F E ＝eE ，方向向上．若没有磁场，电子束将向上偏转，为了使电子能够穿过小孔S ，所加的磁场施于电子束的洛伦兹力必须是向下的，根据左手定则分析得出，B 的方向垂直于纸面向里．
(2)能够通过小孔的电子，其速率满足下式：e v B ＝eE ，解得：v ＝E B .又因为E ＝U d
，所以v ＝U Bd ＝3000.06×0.05
m/s ＝1×105 m/s.即只有速率为1×105 m/s 的电子可以通过小孔S . 答案： (1)磁场方向垂直纸面向里 (2)1×105 m/s
11．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，如下图所示，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？
解析： 电场反转前：mg ＝qE ①
电场反转后，小球先沿斜面向下做匀加速直线运动，到对斜面压力减为零时开始离开斜面，此时有
q v B ＝(mg ＋qE )cos θ②
小球在斜面上滑行距离为：x ＝12v t ＝12
at 2③ a ＝2g sin θ④
联立①②③④得x ＝m 2g cos 2 θq 2B 2sin θ
， 所用时间为t ＝m cot θqB
. 答案： m 2g cos 2 θq 2B 2sin θ m cot θqB
12．如下图所示，质量为m ＝1 kg ，电荷量为q ＝5×10－
2 C 的带正电的小滑块，从半径为R ＝0.4 m 的光滑绝缘14
圆孤轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100 V/m ，水平向右；B ＝1 T ，方向垂直纸面向里．求：
(1)滑块到达C 点时的速度；
(2)在C 点时滑块对轨道的压力．(g ＝10 m/s 2)
解析： 以滑块为研究对象，自轨道上A 点滑到C 点的过程中，受重力mg ，方向竖直向下；电场力qE ，水平向右；洛伦兹力F 洛＝q v B ，方向始终垂直于速度方向．
(1)滑块滑动过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgR －qER ＝12
m v C 2 得v C ＝
2(mg －qE )R m
＝2 m/s. (2)
在C 点，受到四个力作用，如右图所示，由牛顿第二定律与圆周运动知识得
F N －mg －q v C B ＝m v C 2
R
得：F N ＝mg ＋q v C B ＋m v C 2R
＝20.1 N 答案： (1)2 m/s (2)20.1 N。