2020-2021年高二物理 洛伦兹力导学案
高二物理学案 洛伦兹力
高二物理学案27洛伦兹力【学习目标】1、知道什么是洛伦兹力，能计算洛伦兹力的大小，2、会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
3、知道洛伦兹力与安培力的联系，能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式。
【问题导引】1、观察阴极射线的运动：问题1：阴极射线是什么？问题2：阴极射线垂直进入磁场中径迹会发生什么变化？由此你能得到什么结论？2.阅读教材能从安培力公式推导出洛伦兹力公式（建立模型）（1）电流的微观表达式I ＝nvSq（2）如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。
按照这个思路请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。
（3）知道安培力与洛伦兹力的联系与区别（4）会用左手定则判断洛伦兹力的方向讨论：当负电的高能粒子垂直射向赤道时，粒子向什么方向偏转？【知识要点】一、洛伦兹力1、定义：磁场对 的作用力叫做洛伦兹力2、公式：当v ⊥B 时， ，f= ；当v ∥B 时，f=当V=0时，f=0，故磁场只对 电荷有力的作用3、方向判断：定则：伸开 ，拇指与四指 ，且处于同一平面内，让 垂直穿过手心，四指指向 运动的方向，则大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
（温馨提示：负电荷应指向运动的反方向）洛伦兹力的方向垂直于B 、V 决定的平面4、做功：洛伦兹力与速度方向始终 ，故洛伦兹力不做功（任何情况）二、洛伦兹力与安培力的关系安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释由安培力公式推导洛仑兹力公式（详见教材）三、带电粒子在磁场中运动（不计其它作用）（1）若v//B ，带电粒子以速度v 做 运动（此情况下洛伦兹力f=0）（2）若v ⊥B ，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v 做 运动。
向心力由 提供，动力学方程： =ILB F =qvB f =两个基本公式（1）轨道半径公式： （2）周期公式：讨论：试比较电荷在电场中受到的电场力与电荷在磁场中受到的洛伦兹力有什么不同？课中案例1.如图所示，各带电粒子均以速度v 射入匀强磁场，其中图C 中v 的方向垂直纸面向里，图D 中v 的方向垂直纸面向外，试分别指出各带电粒子所受洛仑兹力的方向。
3.5洛伦兹力--选修3-1导学案
丹凤中学2019届物理学科 导学案总计： 900 编写人：刘欢欢 审核人：王高阳 N0：2019wlx3-1—024班级： 小组： 姓名： 第二章第六节 勤于学习，乐于探究§3.5运动电荷在磁场中受到的力[学习目标]1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向.2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小.一、知识与技能[自主预习]1.磁场对电流有作用力，这个力叫安培力，安培力的大小与哪些因素有关？写出安培力的表达式。
2.安培力的方向怎样判断？左手定则的内容？安培力的方向与电流、磁场的方向有什么关系？3.在第二章我们曾经学过电流，电流的大小是怎样定义的？ 电流的流向与电荷的运动方向有怎样的关系二、思维探究与创新[问题探究]探究一：磁场对运动电荷是否有力的作用？1.阴极射线是一束高速运动的（“质子”、“电子”）流。
课文中实验发现阴极射线在磁场中发生偏转说明 。
我们把这个力叫 。
2.洛伦兹力的定义：3.磁场对电流有安培力，而电流是电荷定向移动形成的，故磁场对运动电荷有作用力。
大量电荷洛仑兹力集中表现成宏观的安培力。
探究二：洛伦兹的方向？总结左手定则判断洛仑兹力方法：探究三：洛伦兹的大小推导：1.如图1所示，磁场的磁感应强度为B ，设磁场中有一段长度为L 的通电导线，横截面积为S ，单位体积内含有的自由电荷数为n .每个电荷的电荷量为q ，且定向移动速率均为v .则导线中的电流I ＝导线在磁场中所受安培力F 安＝BIL ＝nq v SLB 导线中自由电荷数N ＝ 每个自由电荷所受洛伦兹力F ＝2.f=qvB 的适用条件如何？3．洛伦兹力公式：(1)当v ⊥B 时，F ＝(2)当v ∥B 时，F ＝. (3)当v 与B 成θ角时，F ＝三、 技能应用与拓展[当堂检测]1．在以下几幅图中，对洛伦兹力的方向判断不宏微丹凤中学2019届物理学科 导学案总计：900 编写人：刘欢欢 审核人：王高阳 N0：2019wlx3-1—024班级： 小组： 姓名： 第二章第六节 勤于学习，乐于探究正确的是( )2．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图1所示的磁场，分离为1、2、3三束粒子流，则下列选项不正确的是 ( ) A ．1带正电 B ．1带负电 C ．2不带电 D ．3带负电 3．(多选)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 ．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行C ．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直D ．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直4．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是( )A ．当从a 端通入电流时，电子做匀加速直线运动B ．当从b 端通入电流时，电子做匀加速直线运动C ．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D ．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动5.带电荷量为+q 的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是 ( )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 ．粒子只受到洛伦兹力的作用，不可能做匀速直线运动6．有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是（ ）A ．电荷在磁场中一定受磁场力的作用B ．电荷在电场中一定受电场力的作用C ．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致D ．电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向垂直 你的收获与疑惑教师评价。
1.2 洛伦兹力 导学案-2021-2022学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
莆田第十五中学高二物理导学案第2节洛伦兹力［学习目标1］知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
知识点一：洛伦兹力1．定义：磁场对的作用力称为洛伦兹力。
2．洛伦兹力与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力，可视为大量运动电荷受到洛伦兹力的3．洛伦兹力的方向。
（1）判断方法：左手定则。
（2）左手定则：伸出左手，拇指与其余四指，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向运动的方向，那么所指的方向就是正电荷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）洛伦兹力方向的特点：f B，f v，即f垂直于B和v所决定的平面。
【探究导学】仔细观察图片，思考后回答下列问题。
（甲）（乙）（1）如图（甲），若不加磁铁，沿直线运动的阴极射线相当于什么？（2）图（乙）中阴极射线的轨迹说明了什么？（图中射线向下弯曲）（3）请猜测运动电荷受到的磁场力方向由什么决定？［学习目标2］了解洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力。
4．洛伦兹力的大小。
（1）当v与B成0角时：f＝（2）当v B时：f＝。
（3）当v／／B时：f＝【探究导学】如图所示，直导线长为L，处在匀强磁场B中，电流为I，单位体积内的自由电荷数为n，截面积为S，每个电荷的电荷量均为q，定向运动速度为u。
（1）这段通电导线所受的安培力是多大？（2）此段导线的自由电荷个数是多少？（3）每个自由电荷受到的洛伦兹力又是多大？［学习目标3］掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式及应用。
知识点二带电粒子在匀强磁场中的运动1．洛伦兹力特点。
（1）洛伦兹力总是与粒子的速度方向只改变粒子速度的，不改变粒子速度的。
（2）由于粒子速度的不变，粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力的大小，洛伦兹力对粒子起到了的作用。
2．运动规律：垂直射入匀强磁场的带电粒子，在洛伦兹力作用下做 运动。
【探究导学】利用如图所示洛伦兹力演示仪观察带电粒子在匀强磁场中的运动实验（甲） （乙）（1）不加磁场时，电子束运动轨迹是什么样？垂直电子束运动方向加上匀强磁场，电子束做什么运动？（2）保持电子束的速度不变，增大磁感应强度或保持磁感应强度不变，增大电子束的速度，分别看到什么现象？知识点三 带电粒子做圆周运动的半径和周期粒子所受到的洛伦兹力提供了它做匀速圆周运动的向心力，有 qvB ＝，且T=。
洛伦兹力的应用导学案1
四川省都江堰中学高中物理导学案选修3-1 第三章第5节洛伦兹力的应用一、学习目标【物理观念】1、会判断洛伦兹力的方向并计算洛伦兹力的大小；2、了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。
了解电视机显像管和质谱仪的工作原理。
【科学思维】1、知道利用磁场控制带电粒子的偏转；2、了解电视机显像管、速度选择器、质谱仪的基本结构和工作原理。
【科学探究】1、以问题设置引导学生思考，感受运用物理学原理解决实际问题的方法；2、通过在电视机显像管、速度选择器、质谱仪等背景下研究带电粒子在场中的运动，强化电场加速、磁场偏转的意义及相关仪器的设计思路。
【科学态度与责任】1、创设问题情境，引导学生学习科学家在科学探究中所体现出的科学精神和态度；2、通过实例分析，体会物理知识的应用价值。
二、学习重、难点1、利用磁场控制带电粒子运动和质谱仪的基本结构、工作原理是本节的重点。
2、质谱仪工作原理的探究过程是本节课的重点，也是难点。
应用一、利用磁场控制带电粒子的运动匀强磁场，磁感应强度大小为B，该圆形的半径为r，一个初速度大小为v0的带电粒子（m，q，不计重力），沿PO方向由P点射入磁场，从Q点射出磁场，试分析带电粒子在磁场中的偏转角度与哪些因素有关？【归纳总结】【应用体现】电视机显像管显像管的基本结构：电子枪——产生高能电子束；通电线圈——提供磁场，使电子束发生偏转；应用二、质谱仪：测定带电粒子荷质比的仪器【问题探究一】如何测定带电粒子的荷质比？【问题探究二】如何使带电粒子获得速度？【问题探究三】如何测微观带电粒子的运动速度？【讨论交流】问题1:将带电粒子（质量m，电量q，重力不计）以速度v垂直打入如图所示的匀强电场中，试分析粒子的运动情况？问题2:将带电粒子（质量m，电量q，重力不计）以速度v垂直打入如图所示的匀强磁场中，试分析粒子的运动情况？问题3:将带电粒子（质量m，电量q，重力不计）以速度v垂直打入如图所示的复合场中，试分析粒子的运动情况？问题4:1.粒子速度为多少时可沿虚线通过狭缝？①若速度小于这一速度，带电粒子向方向偏转？②若速度大于这一速度，带电粒子向方向偏转？2.其他条件不变，把粒子改为负电荷，能通过吗？【归纳总结】（1）只选择，不选择；（2）其中E、B的方向不仅互相垂直，且还有确定的关系。
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？。
高中物理-第三章第五节洛伦兹力应用导学案
第三章磁场第五节洛仑兹力的应用导学案【课程目标】1．知道利用磁场控制带电粒子的偏转。
2．理解质谱仪的工作原理。
3．理解回旋加速器的工作原理。
【学习目标】1．知道利用磁场控制带电粒子的偏转。
理解质谱仪的工作原理。
理解回旋加速器的工作原理2、能应用所学知识解决电场、磁场和重力场的简单综合问题，如速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计等3.激情投入，领会科学探究中严谨、务实、友好合作的精神和态度课前预习案1．带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做 运动。
(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做 运动且运动的轨迹平面与磁场方向 。
轨道半径公式： 周期公式： 。
(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向做 运动，在平行磁场方向做 运动。
叠加后粒子作等距螺旋线运动。
2．（1）带电粒子的___________与___________之比，叫做比荷(荷质比),____________通过巧妙的实验测量了阴极射线粒子的荷质比，发现了__________（2）质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的 和分析 的重要工具。
质谱仪的发明者__________。
（3）构造如图所示，主要由离子源(S 1上方，图中未画出)、加速电场(狭缝S 1与S 2之间的电场)、速度选择器(S 2与S 3之间的装置)、偏转磁场B 2和照相底片等组成。
4．工作原理(1)速度选择器的工作原理：速度选择器是由P 1和P 2两平行金属板产生的场强为E 的匀强电场及与电场方向垂直、磁感应强度为B 1的匀强磁场区域组成，通过速度选择器的粒子满足：q v B 1＝qE 即v ＝E B 1。
(2)质谱仪的工作原理：速度为v ＝E B 1的带电粒子通过狭缝S 3垂直进入磁感应强度为B 2的匀强磁场区域，在洛伦兹力的作用下做半个圆周运动后打在底片上并被接收，形成一个细条纹，测出条纹到狭缝S 3的距离L ，就得出了粒子做圆周运动的半径R ＝L 2，再由R ＝m v qB 2以及v 和B 2即可得出粒子的比荷q m ＝2E B 1B 2L 。
《洛伦兹力的应用》导学案1.docx
《洛伦兹力的应用》导学案学习目标：1、利用磁场控制带电粒子的运动.2、质谱仪的原理.3、冋旋加速器的原理.学习重点：1、质谱仪的原理.2、回旋加速器的原理.学习难点：1、质谱仪的原理.2、冋旋加速器的原理.自主学习：1、和确定安培力的方向一样，确定洛伦兹力的方向也可以用左手定则.由于电流方向规定为_定向移动的方向，所以用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指应该指向运动的方向.磁场可以和电荷的运动速度方向不垂直，但洛伦兹力一定既垂直于电荷的速度方向，又垂直于磁感应强度方向，即垂直于速度方向和磁感应强度方向所构成的02、计算洛伦兹力的公式：如果电荷的运动方向与磁场方向在一条直线上，电荷将__________ 磁场的作用力；当电荷的运动方向与磁场方向垂直吋，电荷受到的磁场力最大等于___________ 。
合作探究一、利用磁场控制带电粒子的运动:1、运动情况分析:2、如何计算带电粒子的偏转角：课本P993、电视显像管中电子的偏转:二、质谱仪：1、什么是质谱仪？2、讨论交流：课本％3、工作原理：三、回旋加速器：1、什么是回旋加速器?2、工作原理:L 15^11如图为质谱仪原理示意图，电荷里为彳、质里为加的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U 的加速电场后进入粒子速度选择器。
迭择器中存在相互垂直的匀强电场和匀 强磯场，匀强电场的场强为£、方向水平向右。
已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器， 从G 点垂直进入偏转磁场，该偏转臓场是一个以直线3Q 为边界、方向垂直纸面向外 的匀强磁场。
带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的E 点。
可测里出G 、H 间的距 离为“带电粒子的重力可忽略不计。
求：（1）粒子从加速电场射出时速度卩的大小。
（2） 粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度3的大小和方向。
（3） 偏转磁场的磁感应强度§的大小。
【冊腿2】一束混合的离子束，先径直穿过正交匀强电、磁场，再进入一个犠场区域后分裂 成几束，如图所示，若粒子的重力不计，这分裂是因为（）图 17-5人・帯电性质不同，有正离又有负离子C ・速度不同当堂检测：1. 一个电子穿过某一空间而未发生偏转，贝9（）A. 此空间一定不存在磁场B. 此空间可能有方向与电子速度平行的磁场C. 此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D. 以上说法都不对B ・质里和电里的比值不同 D ・以上答案均不正确■2.一束带电粒子沿水平方向飞过静止的小磁针的正上方，小磁针也是水平放置，这时小磁3. 电子以速度v°垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，贝％课后练习:1.有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的 ）A. 电荷在磁场中一定受磁场力的作用B. 电荷在电场中一定受电场力的作用C. 电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致D. 电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向垂直 2.如果运动电荷在磁场中运动时除磁场力作用外不受其他任何力作用，可能是（ ）A.匀速圆周运动B.匀变速直线运动C.变加速曲线运动D.匀变速曲线运动3. 电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管屮通以方向随 时间而周期性变化的电流，如图所示，则电子束在螺线管屮做（ ）A.匀速直线运动B.匀速圆周运动C.加速减速交替的运动D.来回振动4. 带电荷量为+q 的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是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，则洛伦兹力的大小不变C.洛伦兹力方向i 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A. 由北向南E 行的正离子束 B . rh 南向北飞行的正离子束c.由北向南E 行的负离子束0.由南向北飞行的负离子束A. 磁场对电子的作用力始终不做功B. 磁场対电子的作用力始终不变C. 电子的动能始终不变D. 电子的动暈始终不变4.如图所示, 带电粒子所受洛伦兹力方向垂克纸面向外的是（则它在磁场屮的运动I:IIe~~► v第5题D.粒子只受到洛伦兹力的作用.不可能做匀速直线运动5.如图，是电视机的像管的结构示意图，荧光屏平而位于坐标平fflxoy, y轴是显像管的纵轴线，位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电子逸出，这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向十y方向射出.构成了显像管的“电子枪”。
洛伦兹力专题
高二物理选修3-1导学练案《磁场》时间：学习小组_____ 组内编号____ 组内评价_____ 老师评价_________ 编制:刘涛审核：_______ 包科领导：_________高二物理选修3-1导学案第三章《洛伦兹力专题》学生姓名：___________【学习目标】1.知道洛伦兹力不做功，它只改变带电粒子的速度方向，不改变其速度的大小2.会分析带电物体在磁场中运动受力的动态变化问题3.掌握带电粒子在复合场中运动的规律4.洛伦兹力与现代科技【教学重点与难点】1.分析带电物体在磁场中运动受力的动态变化问题2.带电粒子在复合场中运动的规律【自主学习】类型一：在洛伦兹力作用下带电体受力情况的动态分析在洛伦兹力的计算式F=qυB中，当带电体在磁场中的速度υ变化时，洛伦兹力的大小随之改变这样，带电体在运动过程中的受力情况是动态变化的。
带电粒子在复合场中运动时，其运动状态是由粒子所受电场力，洛伦兹力和重力的共同作用来决定的，对于有轨道约束的运动，还要讨论弹力、摩擦力对运动的影响。
【例1】(2010·台州高二检测)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？【变式训练1】如图所示，足够长的绝缘斜面与水平面间的夹角为α(sinα=0.6)，放在水平方向的匀强磁场和匀强电场中，电场强度E=50 V/m，方向水平向左，磁场方向垂直于纸面向外.一个带电量q=+4.0×10-2C，质量m=0.40 kg的光滑小球以初速度υ0=20 m/s从斜面底端A冲上斜面，经过3 s后离开斜面，求磁场的磁感应强度.(取g=10 m/s2) 类型二：带电粒子在复合场中运动复合场：是指电场、磁场和重力场并存，或者其中两种场并存，或分区域存在一、复合场的分类：1、非叠加场：即电场与磁场有明显的界线，带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动，即分段运动，该类问题运动过程较为多，但对于每一段运动又较为清晰易辨，往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度，具有承上启下的作用．2、叠加场：即在同一区域内同时有电场和磁场二、带电粒子在复合场电运动的基本分析1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将________或做____________．2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做__________运动．3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做___________运动．4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理．三、电场力和洛仑兹力的比较1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对_____的电荷有洛仑兹力的作用．2.电场力的大小F＝_______，与电荷的运动的速度无关；而洛仑兹力的大小f=__________,与电荷运动的_________大小和方向均有关．3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛仑兹力的方向始终既和磁场_________，又和速度方向_______．4.电场力既可以改变电荷运动的________，也可以改变电荷运动的__________，而洛仑兹力只能改变电荷运动的速度_________，不能改变速度_________5.电场力_______(能、不能)对电荷做功，能改变电荷的动能；洛仑兹力_______(能、不能)对电荷做功，不能改变电荷的动能．6.匀强电场中,粒子只在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为_________；匀强磁场中,粒子在洛仑兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为________．四、对于重力的考虑重力考虑与否分两种情况．（1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；（2）而对于一些宏观物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力．（一）带电粒子在非叠加场中运动【例1】如图16－85所示，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为E，在x轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．正离子从M点垂直磁场方向，以速度v射入磁场区域，从N点以垂直于x 轴的方向进入电场区域，然后到达y轴上P点，若OP＝ON，则入射速度应多大？若正离子在磁场中运动时间为t1，在电场中运动时间为t2，则t1∶t2多大？【变式训练1】如图所示的装置，左半部为速度选择器，右半部为匀强的偏转电场.一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上.已知同位素离子的电荷量为q (q＞0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照相底片D与狭缝S1、S2连线平行且距离为L，忽略重力的影响.(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小；(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x，求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L 表示).【变式训练2】(2009·全国高考)如图,在宽度分别为l1和l2的两个相邻的条形区域中分别有匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直于纸面向里，电场方向与电、磁场分界线平行向右.一带正电荷的粒子以速率v从磁场区域上边界的P点斜射入磁场，然后以垂直于电、磁场分界线的方向进入电场，最后从电场边界上的Q点射出.已知PQ垂直于电场方向，粒子轨迹与电、磁场分界线的交点到PQ的距离为d.不计重力，求电场强度与磁感应强度大小之比，以及粒子在磁场与电场中运动时间之比.（二）带电粒子在叠加场中运动【典例2】(2010·太原高二检测)如图所示，质量为m，带电量为+q的微粒以速度v与水平方向成45°进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.若微粒在电场、磁场、重力场作用下做匀速直线运动，则电场强度E=__________，磁感应强度B=__________，当微粒到达图中A点时，突然将电场方向变为竖直向上，此后微粒将做_________运动. 【变式训练3】(2009·福建高考)图为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=2.0×10-3 T，在x轴上距坐标原点L=0.50 m的P处为粒子的入射口，在y轴上安放接收器.现将一带正电荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率从P处射入磁场，若粒子在y轴上距坐标原点L=0.50 m的M处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m、电量为q，不计其重力.(1)求上述粒子的比荷(2)如果在上述粒子运动过程中的某个时刻，在第一象限内再加一个匀强电场,就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动，求该匀强电场的场强大小和方向，并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加这个匀强电场.【针对训练】1.如图所示，空间存在着由匀强磁场B和匀强电场E组成的正交电磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里.有一带负电荷的小球P，从正交电磁场上方的某处自由落下，那么带电小球在通过正交电磁场时( )A．一定做曲线运动 B．不可能做曲线运动C．可能做匀速直线运动 D．可能做匀加速直线运动2.如图所示，一带正电的粒子以速度v0垂直飞入，B、E、v0三者方向如图所示.已知粒子在运动过程中所受的重力恰与电场力平衡，则带电粒子在运动过程中( )A．机械能守恒B．动能守恒C．动能与电势能总和始终不变D．电势能与机械能总和守恒3．如图11-3-1所示，两平行金属板中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，带正电的粒子（不计粒子的重力）从两板中央垂直电场、磁场入射．它在金属板间运动的轨迹为水平直线，如图中虚线所示．若使粒子飞越金属板间的过程中向上板偏移，则可以采取下列的正确措施为（）A．使入射速度增大B．使粒子电量增大C．使电场强度增大D．使磁感应强度增大4.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场如图11-3-5所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是：（）A．这离子必带正电荷B．A点和B点位于同一高度C．离子在C点时速度最大D．离子到达B点时，将沿原曲线返回A点×××××××××v0 BE图11-3-1+ + + + +- - - -⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯CA B图11-3-5高二物理选修3-1导学练案《磁场》 时间： 学习小组_____ 组内编号____ 组内评价_____ 老师评价_________ 编制:刘涛 审核：_______ 包科领导：_________5.如图11-3-6所示，在一根一端封闭、内壁光滑的直管MN 内有一个带正电的小球，空间中充满竖直向下的匀强磁场．开始时，直管水平放置，且小球位于管的封闭端M 处．现使直管沿水平方向向右匀速运动，经一段时间后小球到达管的开口端N 处．在小球从M 到N 的过程中，下述错误的是（ ） A. 磁场力对小球不做功 B ．直管对小球做了正功 C.磁场力的方向一直沿MN 方向 D ．小球的运动轨迹是一曲线 题号 12345答案6.如图11-3-8所示，在互相垂直的水平方向的匀强电场（E 已知）和匀强磁场（B 已知）中，有一固定的竖直绝缘杆，杆上套一个质量为m 、电量为q 的小球，它们之间的摩擦因数为μ，现由静止释放小球，分析小球运动的加速度和速度的变化情况，并求出最大加速度和最大速度max v （mg ＞qE ）7.如图所示，绝缘小车A 的质量M =2kg ，置于光滑水平面上，初速度为v 0=15m/s ，带正电荷q =0.2C 的可视为质点的物体B ，质量m =1kg ，轻放在小车A 的右端，在A 、B 所在的空间存在着匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度B =0.5T ，物体与小车之间有摩擦力作用，设小车足够长，小车表面是绝缘的，(g =10m/s 2) 求:(1)B 物体的最大速度与小车A 的最小速度； (2)在此过程中系统增加的内能。
高中物理第三章磁场洛伦兹力应用导学案新人教选修
3.5运动电荷在磁场中受的力（应用）学习目标：1、会判断洛伦兹力的方向和大小2、应用洛伦兹力解决实际问题一.速度选择器（阅读课本98页第3题）在平行板器件中，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，匀速（或者说沿直线）通过,所以叫速度选择器。
原理; 分析带电粒子的受力（粒子的重力可忽略不计）要做直线运动二力必须满足：速度必须满足：思考：1.其他条件不变，把粒子改为负电荷，能直线通过吗？2.电场、磁场方向不变，粒子从右向左运动，能直线通过吗3.若速度小于这一速度？4.若大于这一速度练习1．如图所示，一速度为v，电量为q的正离子恰能直线飞出离子速度选择器，选择器中磁感强度为B，电场强度为E，下列说法正确的是（）1、若改为电量 --q 的离子，将往上偏（其它不变）；2、若速度变为2v，将往上偏（其它不变）；3、若改为+2q的离子，将往下偏（其它不变）；4、若速度改为v/2 将往下偏（其它不变）。
A、①③B、①④C、②③D、②④练习2、在方向如图7所示的匀强电场（场强为E）和匀强磁场（磁感应强度为B）共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v0 射入场区，则( )A．若v0＞E/B，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v＞v0B．若v0＞E/B，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v＜v0C．若v0＜E/B，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v＞v0D．若v0＜E/B，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v＜v0二．磁流体发电机 (看课本P98页第4题)1.图中AB板哪一个是电源的正极图7BEⅠⅡ2.此发电机的电动势？（两板距离为d ，磁感应强度为B ，等离子速度为v ，电量为q 练习：设A 、B 平行金属板的面积为S ，相距L ，等离子体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v ，板间磁场的磁感强度为B ，板外电阻为R ，当等离子气体匀速通过A 、B 板间时，A 、B 板上聚焦的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势， 求：(1)电源电动势 （2）电源的内阻 （3）此时通过R 的电流是多大？ (4)发电机的输出功率三、霍尔效应 （阅读课本103页）将导体放在沿x 方向的匀强磁场中，并通有沿y 方向的电流时，导体在与磁场和电流垂直的方向上出现电势差，此现象称为霍尔效应。
5.5洛伦兹力学案
5.5洛伦兹力导学案【学习目标】1、知道什么是洛伦兹力。
会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，体会磁场中通电导线所受的安培力实际上是运动电荷所受洛伦兹力的宏观体现。
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。
【知识回顾】（1）电流是怎样形成的?电流的方向是怎样规定的?电流的微观表达式是什么?（2）什么叫做安培力?怎样判断安培力的方向?安培力的大小为多少?【合作探究】一：洛伦兹力的方向1、，称为洛伦兹力.安培力是洛伦兹力的宏观表现；洛伦兹力是安培力的微观体现2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则：让磁感线手心，四指指向的方向，或负电荷运动的，拇指所指的方向即为运动电荷所受的方向。
【例一】、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。
◆知识运用◆三个粒子不计重力进入匀强磁场中，请你判断每一个电子的电性，请同学伸出左手，示意给我，让我看着你的判断过程。
二：洛伦兹力的大小2、(1)通电导体的长度：L每个电荷的带电量：q横截面积：S单位体积的电荷数：n定向移动的速率：v请推导出洛伦兹力的公式：(2)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？总结1.◆当带电粒子垂直进入匀强磁场时，粒子受到的洛伦兹力大小表示为:。
◆若带电粒子沿平行磁感线的方向进入匀强磁场，则带电粒子受到的洛伦兹力为。
①若Bv⊥,则=f；②若Bv//，则=f；③若v与B夹角为θ，则=f。
2．洛伦兹力只改变运动电荷的速度，不改变运动电荷的速度。
洛伦兹力对运动电荷永不。
二、速度选择器图中两个平行金属板分别连在电源的两极上，使两板间形成方向沿纸平面向上、电场强度大小为E的匀强电场；同时在该空间加有方向垂直纸面指向读者、磁感应强度的大小为B的匀强磁场。
教科版高中物理选择性必修第二册第1章3洛伦兹力学案
3．洛伦兹力学习任务1．知道洛伦兹力方向的判断方法以及大小的计算。
运用所学知识，能够解释带电粒子在匀强磁场中的运动。
(物理观念)2．探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的半径、周期与哪些物理量有关。
(科学探究)3．知道洛伦兹力公式的推导过程，通过理论分析掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式的应用。
(科学思维)知识点一洛伦兹力的方向1．初识洛伦兹力(1)定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力。
(2)应用：①在传统的电视显像管中利用特殊线圈产生的磁场控制电子偏转，扫描出画面；②使射线发生偏转保护地球。
2．洛伦兹力的方向(1)左手定则：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷的运动方向(即电流方向)，则大拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。
若在磁场中运动的是带负电的粒子，应用左手定则时，四指应指向该粒子运动方向的反方向。
(2)洛伦兹力方向的特点：F洛⊥B、F洛⊥v，即F洛垂直于B和v所决定的平面。
1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)运动的电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力，正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同，负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。
(×)(2)判断电荷所受洛伦兹力的方向时，应同时考虑电荷的电性。
(√)(3)同一电荷，以相同大小的速度进入磁场，速度方向不同时，洛伦兹力的大小也可能相同。
(√) (4)若电荷的速度方向与磁场方向平行，电荷不受洛伦兹力。
(√)知识点二 洛伦兹力的大小1．当v 与B 成θ角时：F 洛＝q v B sin θ。
2．当v ⊥B 时：F 洛＝q v B 。
3．当v ∥B 时：F 洛＝0。
知识点三 带电粒子在匀强磁场中的运动1．运动轨迹带电粒子(不计重力)以一定的速度v 进入磁感应强度为B 的匀强磁场时：(1)当v ∥B 时，带电粒子将做匀速直线运动。
_第1章 第3节 洛伦兹力的应用—2020-2021学年鲁科版(2019)高中物理必修第二册同步学案
第3节洛伦兹力的应用学习目标：1.[科学思维]知道洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
2.[物理观念]知道电偏转和磁偏转，知道显像管的构造和原理。
3.[科学态度与责任]知道质谱仪和回旋加速器的构造、原理以及用途。
阅读本节教材，回答第16页“问题”并梳理必要知识点。
教材P16问题提示：带电粒子在磁场中的偏转。
一、显像管1．电偏转：利用电场改变带电粒子的运动方向称为电偏转。
2．磁偏转：利用磁场改变带电粒子的运动方向称为磁偏转。
3．显像管的构造和原理(1)构造：如图所示，电视显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。
(2)原理：电子枪发出的电子，经电场加速形成电子束，在水平偏转线圈和竖直偏转线圈产生的不断变化的磁场作用下，运动方向发生偏转，实现扫描，在荧光屏上显示图像。
二、质谱仪1．原理图：如图所示。
质谱仪原理示意图2．加速：带电离子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：qU＝12m v2。
①3．偏转：离子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力q v B＝m v2r。
②由①②两式可以求出离子的半径r＝m vqB、质量m＝qB2r22U、比荷qm＝2Ur B等。
4．质谱仪的应用：可以分析比荷和测定离子的质量。
三、回旋加速器1．构造图：如图所示。
回旋加速器原理示意图2．工作原理(1)电场的特点及作用特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在交变电压。
作用：带电粒子经过该区域时被加速。
(2)磁场的特点及作用特点：D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。
作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，从而改变运动方向，半个周期后再次进入电场。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)显像管中的电子束受水平、竖直两个方向的磁场作用。
(√)(2)回旋加速器中起加速作用的是磁场。
(×)(3)回旋加速器中起加速作用的是电场，所以加速电压越大，带电粒子获得的最大动能越大。
(×)(4)质谱仪可以分析同位素。
《洛伦兹力的应用》 导学案
《洛伦兹力的应用》导学案一、学习目标1、理解洛伦兹力的概念，掌握洛伦兹力的大小和方向的判断方法。
2、了解洛伦兹力在现代科技中的广泛应用，如质谱仪、回旋加速器等。
3、通过对洛伦兹力应用实例的分析，提高运用物理知识解决实际问题的能力。
二、知识回顾1、洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力。
2、洛伦兹力的大小：当电荷的运动速度与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小为＼（F ＝ qvB\）；当电荷的运动速度与磁场方向夹角为＼（θ\）时，洛伦兹力的大小为＼（F ＝ qvB\sinθ\）。
3、洛伦兹力的方向：左手定则。
伸开左手，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。
三、新课导入在现代科技中，洛伦兹力有着广泛的应用。
从科学研究到医疗诊断，从工业生产到日常生活，洛伦兹力的身影无处不在。
那么，洛伦兹力到底是如何在这些领域发挥作用的呢？让我们一起来探索洛伦兹力的应用。
四、洛伦兹力的应用实例（一）质谱仪1、工作原理质谱仪是一种用于测量带电粒子质量和比荷的仪器。
其基本原理是利用电场和磁场对带电粒子的作用，将不同质量和比荷的粒子分离开来。
首先，带电粒子在加速电场中被加速，获得一定的速度＼（v\）。
根据动能定理：＼（qU ＝＼frac{1}｛2}mv^2\），可得粒子的速度＼（v ＝＼sqrt{＼frac{2qU}｛m}｝＼）。
然后，粒子进入速度选择器。
速度选择器由相互垂直的电场和磁场组成，只有速度满足＼（v ＝＼frac{E}｛B}＼）的粒子才能通过速度选择器。
最后，粒子进入偏转磁场，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动。
根据洛伦兹力提供向心力：＼（qvB ＝＼frac{mv^2}｛r}＼），可得粒子的轨道半径＼（r ＝＼frac{mv}｛qB} ＝＼frac{m\sqrt{＼frac{2qU}｛m}｝｝｛qB} ＝＼frac{＼sqrt{2mU}｝｛qB}＼）。
洛伦兹力的应用导学案
洛伦兹力的应用(1)-----质谱仪原理四川省成都列五中学赵欢苗【学习目标】1. 会综合运用电场和磁场知识研究带电粒子在两场中的受力与运动问题。
2. 通过在速度选择器、质谱仪、等背景下研究带电粒子在场中的运动，强化电场加速、磁场偏转的意义及相关仪器的设计思路。
【学习过程】思考：氢元素的同位素有哪些？这些同位素的相同点和不同点分别是什么？学生活动一：如何利用匀强电场或者匀强磁场测定带电粒子的荷质比？利用匀强电场测定荷质比的方法：利用匀强磁场测定荷质比的方法：思考：上述方案中需要测定的量有哪些？（温馨提示：对于微观粒子而言，速度的大小测定是非常困难且很难准确测定的哦！）学生活动二：分析带电粒子在叠加场中的运动。
任务1：思考若带电粒子要直线通过如图所示的叠加场，应该满足什么条件？小组讨论1：1、其他条件不变，把粒子改为负电荷，能通过吗？2、电场、磁场方向不变，粒子从右向左运动，能直线通过吗？3、想让带电粒子从右侧进入直线通过，速度选择器如何变化？结论：1.速度选择器与电荷的正负 （有关 / 无关）；只选择速度的 (大小 /方向 / 大小和方向)。
2.带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。
否则偏转。
3.注意电场和磁场的方向搭配。
学生活动三：推导粒子荷质比表达式如图所示为质谱仪的示意图．速度选择器部分的匀强电场场强为E ，匀强磁场的磁感强度为B 1．偏转分离器的磁感强度为B 2．请推导：(1)能通过速度选择器的粒子速度为(2)带电粒子的荷质比q/m=【及时检测】1.如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E.平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1、A 2.平板S 下方有磁感应强度为B 0的匀强磁场．下列表述正确的是( )A ．质谱仪是分析同位素的重要工具B ．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C ．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E BD ．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的荷质比越小2.如图所示，有a 、b 、c 、d 四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有m a =m b ＜m c =m d ，以不等的速度V a ＜V b =V c ＜V d 进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可判定（ ）A ．射向P 1的是a 离子B ．射向P 2的是b 离子C ．射到A 1的是c 离子D ．射到A 2的是d 离子。
高中物理第三章磁场洛伦兹力导学案新人教选修
第五节运动电荷在磁场中受到的力一、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．洛伦兹力的大小阅读96页由安培力公式推导洛伦兹力的公式(1)、当________时，f＝qvB(2)、一般公式：f＝qvB sin θ，其中θ为________方向与________方向的夹角．(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____________.课堂反馈：1．画带电粒子刚进入磁场时受到洛伦兹力的方向（）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作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力既改变带电粒子速度的方向，又改变速度的大小D．洛伦兹力对带电粒子不做功3．一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．此空间可能有磁场，方向与电子速度平行C．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D．以上说法都不对4．关于安培力和洛伦兹力，下面的说法正确的是( )A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力C．安培力是洛伦兹力的宏观表现D．安培力对通电导体能做功，洛伦兹力对运动电荷不能做功5、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．相对于预定地点，稍向东偏转C．相对于预定地点，稍向西偏转D．相对于预定地点，稍向北偏转6．如图所示，匀强磁场B垂直于yOz平面竖直向上，要使速率相同的电子进入磁场后，受到的洛伦兹力最大，并且洛伦兹力的方向指向y轴正方向，那么电子运动方向可能是( )A．沿z轴正方向进入磁场B．沿y轴负方向进入磁场C．在yOz平面内，沿任何方向进入D．在xOz平面内，沿某一方向进入7．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )A．向纸内偏转 B．向纸外偏转C．向下偏转 D．向上偏转8．(2007·上海高考)在磁感应强度为B的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线．若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷，每个电荷的电荷量为q.则每个电荷所受的洛伦兹力f＝______，该段导线所受的安培力为F＝______.9、一个电子以1.2×107m/s的速率射入磁感应强度为0.02T的匀强磁场中．当速率v与磁感应强度B 的夹角θ为30°和60°时，电子所受的洛伦兹力分别是多大？高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2020-2021学年高二物理教科版选修3-1学案：第三章 学案5 洛伦兹力的应用 Word版含解析
学案5 洛伦兹力的应用[学习目标定位] 1.进一步理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，会分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动.2.了解质谱仪的构造及工作原理.3.了解回旋加速器的构造及工作原理．一、利用磁场把握带电粒子运动1．偏转角度：如图1所示，tan θ2＝r R ，R ＝m v 0Bq ，则tan θ2＝qBrm v 0.图12．把握特点：只转变带电粒子的运动方向，不转变带电粒子的速度大小． 二、质谱仪图21．如图2，离子源产生的带电粒子经狭缝S 1与S 2之间电场加速后，进入P 1和P 2之间电场与磁场共存区域，再通过狭缝S 3进入磁感应强度为B 2的匀强磁场区域，在洛伦兹力的作用下做半个圆周运动后打到底片上并被接收，形成一个细条纹，测出条纹到狭缝S 3的距离L ，就得出了粒子做圆周运动的半径R ＝L2，依据R ＝m v qB 2，只要知道v 和B 2就可以得出粒子的荷质比． 质谱仪在化学分析、原子核技术中有重要应用． 三、回旋加速器1．回旋加速器的核心部分是D 形盒，在两D 形盒间接上沟通电源，于是在缝隙里形成一个交变电场，加速带电粒子．磁场方向垂直于D 形盒的底面．当带电粒子垂直于磁场方向进入D 形盒中，粒子受到洛伦兹力的作用而做匀速圆周运动，绕过半个圆周后再次回到缝隙，缝隙中的电场再次使它获得一次加速．2．尽管粒子的速率与圆周运动半径一次比一次增大，只要缝隙中的交变电场以T ＝2πmqB 的不变周期往复变化，便可保证离子每次经过缝隙时受到的电场力都是使它加速的．一、利用磁场把握带电粒子运动分析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的几个关键点 1．圆心的确定方法：两线定一点 (1)圆心确定在垂直于速度的直线上．如图3甲所示，已知入射点P (或出射点M )的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心．图3(2)圆心确定在弦的中垂线上．如图乙所示，作P 、M 连线的中垂线，与其中一个速度的垂线的交点为圆心． 2．半径的确定半径的计算一般利用几何学问解直角三角形．做题时确定要做好挂念线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形．3．粒子在磁场中运动时间的确定(1)粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t ＝α360°T (或t＝α2πT )． (2)当v 确定时，粒子在磁场中运动的时间t ＝lv ，l 为带电粒子通过的弧长． 二、质谱仪 [问题设计]结合图2，思考并回答下列问题．(1)带电粒子在P 1与P 2两平行金属板间做什么运动？若已知P 1、P 2间电场强度为E ，磁感应强度为B 1，则从S 3穿出的粒子的速度是多大？(2)设下方磁场的磁感应强度为B 2，粒子打在底片上到S 3距离为L ，则粒子的荷质比是多大？答案 (1)S 2、S 3在同始终线上，所以在P 1、P 2间做直线运动，由于只有电场力与洛伦兹力平衡即qE ＝q v B 1时才可做直线运动，故应做匀速直线运动，即从狭缝S 3穿出的粒子速度均为v ＝EB 1.(2)粒子做圆周运动的半径R ＝L2依据R ＝m v qB 2及v ＝E B 1可得：q m ＝2EB 1B 2L .[要点提炼]1．质谱仪的原理(如图2)(1)带电粒子进入加速电场(狭缝S 1与S 2之间)，满足动能定理：qU ＝12m v 2.(2)带电粒子进入速度选择器(P 1和P 2两平行金属板之间)，满足qE ＝q v B 1，v ＝EB 1，匀速直线通过．(3)带电粒子进入偏转磁场(磁感应强度为B 2的匀强磁场区域)，偏转半径R ＝m vqB 2.(4)带电粒子打到照相底片，可得荷质比q m ＝EB 1B 2R .2．(1)速度选择器适用于正、负电荷．(2)速度选择器中的E 、B 1的方向具有确定的关系，仅转变其中一个方向，就不能对速度做出选择． 三、回旋加速器 [问题设计]1．回旋加速器的核心部分是什么？回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用？ 答案 D 形盒 磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速． 2．对交变电压的周期有什么要求？带电粒子获得的最大动能由什么打算？答案 交变电压的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期．由R ＝m v qB 及E k ＝12m v 2得最大动能E k ＝q 2B 2R 22m ，由此知最大动能由D 形盒的半径和磁感应强度打算． [要点提炼]1．回旋加速器中沟通电源的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期，这样就可以保证粒子每次经过电场时都正好赶上适合电场而被加速．2．带电粒子获得的最大动能E km ＝q 2B 2R 22m，打算于D 形盒的半径R 和磁感应强度B .一、利用磁场把握带电粒子运动例1 如图4所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面对里的匀强磁场，磁感应强度为B .一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v 射入磁场，电子束经过磁场区域后，其运动方向与原入射方向成θ角．设电子质量为m ，电荷量为e ，不计电子之间相互作用力及所受的重力．求：图4(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R . (2)电子在磁场中运动的时间t . (3)圆形磁场区域的半径r .解析 本题是考查带电粒子在圆形区域中的运动问题．一般先依据入射、出射速度确定圆心，再依据几何学问求解．首先利用对准圆心方向入射必定沿背离圆心出射的规律，找出圆心位置，再利用几何学问及带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的相关学问求解．(1)由牛顿其次定律得Bq v ＝m v 2R ，q ＝e ，得R ＝m vBe.(2)如图所示，设电子做圆周运动的周期为T ，则T ＝2πR v ＝2πm Bq ＝2πm Be .由几何关系得圆心角α＝θ，所以t ＝α2πT＝mθeB. (3)由几何关系可知：tan θ2＝r R ，所以有r ＝m v eB tan θ2.答案 (1)m v Be (2)mθeB (3)m v eB tan θ2针对训练 如图5所示，一束电荷量为e 的电子以垂直于磁场方向(磁感应强度为B )并垂直于磁场边界的速度v 射入宽度为d 的磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ＝30°.求电子的质量和穿越磁场的时间．。
6.3洛伦兹力的应用(一) 导学案
章丘市高中物理学案 编号：603 使用时间：v 第六章第三节 洛伦兹力的应用（一）【课前延伸学案】【预习导学】1、洛伦兹力的大小（v ⊥B ）及方向如何确定？2、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，如何推导其转动半径，周期及带电粒子在匀强磁场中运动的时间？3、带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动的解题思路如何？4、在解题思路中如何找圆心？5、在解题思路中如何定半径？（要求图中的边边、角角、边角关系熟练掌握）【基础自测】如图所示，在平面直角坐标系中，第一象限存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场。
一质量为m ，电荷量为q 的带负电的粒子从y 轴的M 点与y 轴正方向成θ=600角射入磁场，速度大小为v ,最后从x 轴上的N 点垂直于x 轴射出磁场，ON 的长度为L ，求磁场的磁感应强度。
B 【课内探究学案】【要点简析】 一、 直线边界：入射角等于出射角。
二、 平行边界：把握好临界条件，例如（相切、恰好、正好、擦边飞出）。
三、圆形磁场边界：带电粒子沿半径方向射入，一定沿半径方向射出。
【典例精析】一、匀强磁场是直线边界例1、带负电的粒子（重力不计）垂直进入垂直纸面向里的匀强磁场，画出下面三种情况下粒子的运动轨迹。
根据粒子的运动轨迹，我们得出的结论是： 。
针对练习1：如图直线MN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场。
正、负电子同时从同一点O 以与MN 成30°角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m ，电荷为e ），求： （1） 它们从磁场中射出时相距多远？（2） 正、负电子在匀强磁场中的运动时间分别是多少？ （3） 射出的时间差是多少？二、匀强磁场是平行直线边界例2、长为L 的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B ，板间距离也为L ，板不带电，现有质量为m ，电量为q 的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是： A ．使粒子的速度v ＜BqL /4m B ．使粒子的速度v ＞5BqL /4m C ．使粒子的速度v ＞BqL/mD ．使粒子速度BqL/4m ＜v ＜5BqL/4m结论： 。
2020-2021学年人教版高中物理选择性必修第二册第一章第三节 带电粒子在匀强磁场中的运动 导学案
高二物理导学案第三节 带电粒子在匀强磁场中的运动【情景导入】在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。
如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子，请猜想这束粒子在匀强磁场中的运动经迹，你猜想的依据是什么？【学习目标】1.知道带电粒子沿着垂直于磁场的方向射入匀强磁场会做匀速圆周运动． 2．掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式及应用． 3．能够用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动问题.【教材阅读知识提纲与填空】 一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直，只改变粒子速度方向，不改变粒子速度的大小. (2)洛伦兹力对粒子起到了向心力的作用． 2．带电粒子在匀强磁场中的运动特点沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动．二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期1．半径和周期公式质量为m 、带电荷量为q 、速率为v 的带电粒子，在磁感应强度为B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力．(1)半径：由q v B ＝m v 2r 得r ＝m vqB .(2)周期：由T ＝2πr v 得T ＝2πmqB.2．周期特点：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟速率v 和半径r 无关.【探究思考】探究点 一、轨道半径和周期公式的应用问题1、(1)如图所示，可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场中的偏转．不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？加上磁场时，电子束的运动轨迹如何？(2)如果保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，轨迹圆半径如何变化？如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，圆半径如何变化？提示 (1)运动轨迹为一条直线 轨迹为圆 (2)减小 增大探究点 二、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题2、如图所示，磁感应强度为B 的匀强磁场左、右边缘平行，磁场的宽度为d ，正粒子射入磁场的速度方向与左边缘夹角为θ，已知，粒子质量为m 、带电荷量为q ，与磁场右侧边界恰好相切．如何确定带电粒子做匀速圆周运动的圆心？粒子做匀速圆周运动的半径是多大？粒子射入磁场的速度是多大？提示 作入射方向(过入射点)和右侧边界(切点处)的垂线，两垂线的交点即为圆心．半径是r ＝d 1＋cos θ，速度是v ＝Bdqm (1＋cos θ).探究点 三、磁场与现代科技问题3、如图所示，是一横截面边长为a 的正方形的金属导体．匀强磁场B 沿x 轴正方向．设自由电子定向移动速度为v .(1)金属导体上、下两个侧面，哪个侧面的电势较高？ (2)导体上、下两个侧面的电势差是多大？ 提示 (1)上侧面．(2)B v a .【成果展示】【精讲点评】1．轨道半径和周期公式的应用1．分析带电粒子在磁场中的匀速圆周运动，要紧抓洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2r .2．同一粒子在同一磁场中，由r ＝m v qB 知，r 与v 成正比；但由T ＝2πmqB 知，T 与速度无关，与半径大小无关．2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 1．圆心的确定方法：两线定一点(1)圆心一定在垂直于速度的直线上．如图甲所示，已知入射点P 和出射点M 的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心．(2)圆心一定在弦的中垂线上．如图乙所示，作P 、M 连线的中垂线，与其中一个速度的垂线的交点为圆心．2．求半径的方法 (1)根据半径公式r ＝m vqB求解．(2)根据勾股定理求解，如图所示，若已知出射点相对于入射点侧移了x ，则满足r 2＝d 2＋(r －x )2. (3)根据三角函数求解，如图所示，若已知出射速度方向与水平方向的夹角为θ，磁场的宽度为d ，则有关系式r ＝d sin θ.3．粒子在磁场中运动时间的确定(1)粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t ＝α360°T (或t ＝α2πT )． (2)当v 大小一定时，粒子在磁场中运动的时间t ＝lv ，l 为带电粒子通过的弧长．【例题精讲】例题1、两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的( D)A ．轨道半径减小，角速度增大B ．轨道半径减小，角速度减小C ．轨道半径增大，角速度增大D ．轨道半径增大，角速度减小 例题2、如图所示，一带电荷量为2.0×10－9 C 、质量为1.8×10－16kg 的粒子，在直线上一点O 沿与直线夹角为30°方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，经过1.5×10－6s 后到达直线上另一点P ，求：(1)粒子做圆周运动的周期； (2)磁感应强度B 的大小；(3)若O 、P 之间的距离为0.1 m ，则粒子的运动速度多大？[思路点拨] (1)画出粒子由O 点到P 点的运动轨迹，确定圆心、圆心角． (2)确定粒子运动时间与周期的关系．(3)确定粒子运动的半径及其与OP 之间的关系． 解析 (1)作出粒子轨迹，如图所示．由图可知粒子由O 到P 的大圆弧所对的圆心角为300°，则t T ＝300°360°周期T ＝65t ＝65×1.5×10－6 s ＝1.8×10－6 s.(2)洛伦兹力提供粒子做圆周运动所需的向心力，由牛顿第二定律得Bq v ＝m v 2R所以B ＝m v qR ＝m q ω＝2πm qT ＝2×3.14×1.8×10－162.0×10－9×1.8×10－6 T ＝0.314 T.(3)由几何知识可知，半径R ＝OP ＝0.1 m故粒子的速度v ＝BqR m ＝0.314×2.0×10－9×0.11.8×10－16m/s ＝3.49×105 m/s. 答案 (1)1.8×10－6 s (2)0.314 T (3)3.49×105 m/s【达标训练】1、如图所示，水平导线中有电流I 通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I 的方向相同，则电子将( B )A ．沿路径a 运动，轨迹是圆B ．沿路径a 运动，轨迹半径越来越大C ．沿路径a 运动，轨迹半径越来越小D ．沿路径b 运动，轨迹半径越来越小2、有三束粒子，分别是质子(11H)、氚核(31H)和α(42He)粒子束，如果它们均以相同的速度垂直射入匀强磁场(磁场方向垂直于纸面向里)，下列图中能正确表示这三束粒子的运动轨迹的是( C )3、(2019·全国卷Ⅱ)如图，边长为l 的正方形abcd 内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面(abcd 所在平面)向外．ab 边中点有一电子发射源O ，可向磁场内沿垂直于ab 边的方向发射电子．已知电子的比荷为k .则从a 、d 两点射出的电子的速度大小分别为( B )A ．14kBl ，54kBlB ．14kBl ，54kBlC ．12kBl ，54kBlD ．12kBl ，54kBl4、(圆周运动的轨迹)如图所示，带负电的粒子以速度v 从离子源P 处射出，若图中匀强磁场范围足够大(方向垂直纸面向里)，则带电粒子的可能轨迹是( D )A ．aB ．bC ．cD ．d5．(圆周运动的周期和半径)(多选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k 倍．两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动．与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子( AC )A ．运动轨迹的半径是Ⅰ中的k 倍B ．加速度的大小是Ⅰ中的k 倍C ．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k 倍D ．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等6．(圆周运动的速率的计算)如图所示，半径为R 的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q (q >0)、质量为m 的粒子沿平行于直径ab 的方向射入磁场区域，射入点与ab 的距离为R2.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)( B )A ．qBR2mB ．qBR mC ．3qBR 2mD ．2qBR m7．(运动时间的计算)(2019·全国卷Ⅲ)如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B 和B 、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场．一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子垂直于x 轴射入第二象限，随后垂直于y 轴进入第一象限，最后经过x 轴离开第一象限．粒子在磁场中运动的时间为( B )A ．5πm 6qBB ．7πm 6qBC ．11πm 6qBD ．13πm 6qB。
_第1章 第2节 洛伦兹力—2020-2021学年鲁科版(2019)高中物理必修第二册同步学案
第2节洛伦兹力学习目标：1.[科学探究]通过实验，探究磁场对运动电荷的作用力。
2.[物理观念]知道什么是洛伦兹力，能计算洛伦兹力的大小，会判断洛伦兹力的方向。
3.[科学思维]知道洛伦兹力与安培力之间的关系，能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式。
4.[科学思维]掌握带电粒子在磁场中运动的规律，并能解答有关问题。
阅读本节教材，回答第9页“问题”并梳理必要知识点。
教材P9问题提示：电流是电荷的定向移动形成的，因此磁场对运动电荷会有力的作用，其作用力的大小与磁感应强度、电荷量及运动速度有关，其方向由左手定则判断。
一、磁场对运动电荷的作用1．洛伦兹力：物理学中，把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。
2．洛伦兹力的大小(1)如果带电粒子速度方向与磁感应强度方向平行，f＝0。
(2)如果带电粒子速度方向与磁感应强度方向垂直，f＝q v B。
(3)如果电荷运动的方向与磁场方向夹角为θ，f＝q v B sin_θ。
二、从安培力到洛伦兹力1．洛伦兹力的推导设导线横截面积为S，单位体积中含有的自由电子数为n，每个自由电子的电荷量为e，定向移动的平均速率为v，垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中，如图所示。
截取一段长度l＝vΔt的导线，这段导线中所含的自由电子数为N，则N＝nSl＝nS vΔt在Δt时间内，通过导线横截面的电荷为Δq＝neS vΔt通过导线的电流为I＝ΔqΔt＝neS v这段导线所受到的安培力F＝IlB＝neS v2BΔt每个自由电子所受到的洛伦兹力f＝FN＝e v B安培力的微观解释示意图2．洛伦兹力的方向判定——左手定则伸开左手，拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。
三、带电粒子在匀强磁场中的运动1．运动性质：当运动电荷垂直射入匀强磁场后，运动电荷做匀速圆周运动。
2．向心力：由洛伦兹力f提供，即q v B＝m v2 r。
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2019-2020年高二物理洛伦兹力导学案
教学目标
知道什么是洛伦兹力。
知道影响洛伦兹力方向的因素。
会用左手定则判断带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的方向。
了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用。
【知识回顾】
判断下列图中安培力的方向
若已知上图中：B=4.0×10-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A。
求：通电导线所受的安培力大小？认识洛伦兹力
洛伦兹力的定义
安培力与洛伦兹力的关系
洛伦兹力的方向
判断下列图中洛伦兹力的方向
【变式训练】.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。
宏观微观
【思考】如果带电粒子射入匀强磁场时，初速度跟磁场方向垂直（如图所示），粒子在洛仑兹力的作用下将做什么运动
结论
【当堂检测】
A．此空间一定不存在磁场B．此空间可能有方向与电子速度平行的磁场
C．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D．以上说法都不对
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，一定受到洛仑兹力的作用
B.运动电荷在某处不受洛仑兹力，则该处的磁感应强度一定为零
C.电荷受到洛仑兹力，该电荷相对磁场一定是静止的
D.电荷受到洛仑兹力，该电荷相对磁场一定是运动的
20．一个不计重力的带正电荷的粒子，沿图中箭头所示方向进入磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则粒子的运动轨迹
A．可能为圆弧
B．可能为直线
C．可能为圆弧
D．、、都有可能
21．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。
如图所示，把电子射线管（阴极
射线管）放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是
A．向上B．向下
C．向左D．向右
21、如图所示，虚线区域内存在匀强磁场，当一个带正电的粒子（重力不计）沿
箭头方向穿过该区域时，运动轨迹如图中的实线所示，则该区域内的磁场方向可
能是（）
A、平行纸面向右
B、平行纸面向下
C、垂直纸面向里
D、垂直纸面向外。