磁场对运动电荷的作用
9.2 磁场对运动电荷的作用
9.2 磁场对运动电荷的作用概念梳理：一、洛伦兹力1．洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力． 2．洛伦兹力的方向 (1)判定方法左手定则：掌心——磁感线穿过掌心；四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向； 拇指——指向洛伦兹力的方向．(2)方向特点：F ⊥B ，F ⊥v ，即F 垂直于B 和v 决定的平面(注意：洛伦兹力不做功)． 3．洛伦兹力的大小(1)v ∥B 时，洛伦兹力F ＝0.(θ＝0°或180°) (2)v ⊥B 时，洛伦兹力F ＝q v B .(θ＝90°) (3)v ＝0时，洛伦兹力F ＝0. 二、带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v ∥B ，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动．2．若v ⊥B ，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v 做匀速圆周运动．(1)向心力由洛伦兹力提供：q v B ＝Rv m 2＝2 mR ；(2)轨道半径公式：R ＝m vqB；(3)周期：T ＝2πR v ＝2πmqB ；(周期T 与速度v 、轨道半径R 无关)(4)角速度：ω＝2πT ＝mqB.考点精析：考点一 带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的四个特点研究带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的关键是圆心、半径、运动时间的确定．在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动的带电粒子，不论沿顺时针方向还是沿逆时针方向，均具有四个重要特点．1．圆心的确定(1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心，如图1所示，P 为入射点，M 为出射点，O 为轨道圆心． 图1 图2(2)已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心．如图2所示，P 为入射点，M 为出射点，O 为轨道圆心．2．半径的确定和计算结合几何知识，通过解三角形计算半径，同时注意以下几何特点： (1)粒子速度的偏向角φ等于回旋角α(圆心角α)，并等于AB 弦与切线的夹角(弦切角θ)的2倍．如图3所示．即φ＝α＝2θ.(2)相对的弦切角θ相等，与相邻的弦切角θ′互补，即θ＋θ′＝180°. 图3 3．粒子在磁场中运动时间的确定(1)利用回旋角α(圆心角α)与弦切角的关系，或者利用四边形的内角和等于360°计算圆心角的大小．若α用角度表示，则t ＝α360°T .若α用弧度表示，则t ＝α2πT ，可求出粒子在磁场中的运动时间．(2)若粒子在磁场中运动的弧长s 和速率已知，运动时间 t ＝sv .4．带电粒子在磁场中运动，速度方向的改变可用角度来表示，如图3所示．速度方向改变 的角度φ等于图中的α角．二、带电粒子在有界磁场中运动的几种常见情形 图4图5(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图4所示)(2)平行边界(存在临界条件，如图5所示)(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图6所示)图6题型一 带电粒子在直线边界磁场中的运动 【例1】质量和电荷量都相等的带电粒子M 和N ，以不同的速率经小孔S 垂直进入匀强磁场， 运行的半圆轨迹如图中虚线所示．下列表述正确的是( A )A ．M 带负电，N 带正电B ．M 的速率小于N 的速率C ．洛伦兹力对M 、N 做正功D ．M 的运行时间大于N 的运行时间【练习】如图所示，质量为m ，电荷量为＋q 的带电粒子，以不同的初速度两次从O 点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场，在洛伦兹力作用下分别从M 、N 两点射出磁场，测得OM ∶ON ＝3∶4，则下列说法中错误的是( AD )A ．两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为3∶4B ．两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为3∶4C ．两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为3∶4D ．两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为4∶3【练习】如图所示的虚线框为一长方形区域，该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，一 束电子以不同的速率从O 点垂直于磁场方向、沿图中方向射入磁场后，分别从a 、b 、c 、d 四点射出磁场，比较它们在磁场中的运动时间t a 、t b 、t c 、t d ，其大小关系是( D ) A ．ta <tb <tc <td B ．t a ＝t b ＝t c ＝t d C ．t a ＝t b >t d >t cD ．t a ＝t b >t c >t d【练习】如图所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直 左边界射入，穿过此区域的时间为t .若加上磁感应强度为B 、垂直纸面向外的匀强磁场，带 电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出磁场时偏离原方向60°，利用以上数据可求出下列 物理量中的( AB )A ．带电粒子的比荷B ．带电粒子在磁场中运动的周期C ．带电粒子的初速度D ．带电粒子在磁场中运动的半径题型二 带电粒子在圆形边界磁场中的运动【例1】如图所示，半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B 点射出，若∠AOB ＝120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( D )A.2πr 3v 0B.23πr 3v 0C.πr 3v 0D.3πr 3v 0【练习】如图所示，一半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m ， 电荷量为q 的正电荷(重力忽略不计)以速度v 沿正对着圆心O 的方向射入磁场，从磁场中射 出时速度方向改变了θ角．磁场的磁感应强度大小为( B )A.m v qR tan θ2B.m v qR cotθ2C.m v qR sin θ2D.m v qR cosθ2【练习】如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.10 T ，磁场区域半径r ＝23 3m ，左侧区圆心为O 1，磁场向里，右侧区圆心为O 2，磁场向外，两区域切点为C .今有质量m ＝3.2×10－26kg 、带电荷量q ＝1.6×10－19C 的某种离子，从左侧区边缘的A 点以速度v ＝1×106 m/s 正对O 1的方向垂直射入磁场，它将穿越C 点后再从右侧区穿出．求：(1)该离子通过两磁场区域所用的时间；(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离多大？(侧移距离指在垂直初速度方向上移动的距离)【练习】如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场，经过Δt 时间从C 点射出磁场，OC 与OB 成60°角．现将带电粒子的速度变为v3，仍从A 点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( B ) A.12ΔtB ．2ΔtC.13ΔtD ．3Δt考点二 洛伦兹力和电场力的比较力内容对应项目洛伦兹力电场力性质 磁场对在其中运动的电荷的作用力 电场对放入其中电荷的作用力 产生条件 v ≠0且v 不与B 平行电场中的电荷一定受到电场力作用 大小 F ＝q v B (v ⊥B ) F ＝qE力方向与场 方向的关系 一定是F ⊥B ，F ⊥v ，与电荷电性无关 正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反 做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功、负功，也可能不做功力为零时 场的情况 F 为零，B 不一定为零 F 为零，E 一定为零 作用效果只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向【注意】①洛伦兹力对电荷不做功；安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功．②只有运动电荷才会受到洛伦兹力，静止电荷在磁场中所受洛伦兹力一定为零．【例1】带电粒子以初速度v 0从a 点进入匀强磁场，如图所示．运动中经过b 点，Oa ＝Ob ， 若撤去磁场加一个与y 轴平行的匀强电场，仍以v 0从a 点进入电场，粒子仍能通过b 点， 那么电场强度E 与磁感应强度B 之比为( ) A ．v 0 B ．1C ．2v 0D ．v 02【练习】在如图所示宽度范围内，用场强为E 的匀强电场可使初速度是v 0的某种正粒子偏 转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，使该粒 子穿过该区域，并使偏转角也为θ(不计粒子的重力)，问： (1)匀强磁场的磁感应强度是多大？ (2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？课后练习一．单项选择题1．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是(D)A．速率越大，周期越大B．速率越小，周期越大C．速度方向与磁场方向平行D．速度方向与磁场方向垂直2．质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为R p 和Rα，周期分别为T p和Tα.则下列选项正确的是(A)A．R p∶Rα＝1∶2T p∶Tα＝1∶2 B．R p∶Rα＝1∶1T p∶Tα＝1∶1C．R p∶Rα＝1∶1T p∶Tα＝1∶2 D．R p∶Rα＝1∶2T p∶Tα＝1∶13．如图所示是某离子速度选择器的原理示意图，在一个半径为R＝10 cm的圆柱形筒内有B＝1×10－4T的匀强磁场，方向平行于圆筒的轴线，在圆柱形筒的某直径的两端开有小孔，作为入射孔和出射孔．离子束以不同角度入射，最后有不同速度的离子束射出．现有一离子源发射比荷为2×1011 C/kg的正离子，且离子束中速度分布连续．当角θ＝45°时，出射离子速度v的大小是(D)A．2×106 m/s B．2×108 m/sC．22×108 m/s D．22×106 m/s4．如图所示为四个带电粒子垂直进入磁场后的径迹，磁场方向垂直纸面向里，四个粒子质量相等，所带电荷量也相等．其中动能最大的负粒子的径迹是(D)A．Oa B．Ob C．Oc D．Od5．如图所示，在x>0、y>0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B.现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子，在x轴上到原点的距离为x0的P点，以平行于y轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场．不计重力的影响．由这些条件可知(D)A．不能确定粒子通过y轴时的位置B．不能确定粒子速度的大小C．不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间D．以上三个判断都不对6．一束质子以不同的速率沿如图所示方向飞入横截面是一个正方形的、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，则下列说法中正确的是(C)A ．在磁场中运动时间越长的质子，其轨迹线一定越长B ．在磁场中运动时间相同的质子，其轨迹线一定重合C ．在磁场中运动时间越长的质子，其轨迹所对圆心角一定越大D ．速率不同的质子，在磁场中运动时间一定不同二．双项选择题1．如图所示，在两个不同的匀强磁场中，磁感强度关系为B 1＝2B 2，当不计重力的带电粒子从B 1磁场区域运动到B 2磁场区域时(在运动过程中粒子的速度始终与磁场垂直)，则粒子的( BC ) A ．速率将加倍 B ．轨道半径将加倍 C ．周期将加倍D ．做圆击运动的角速度将加倍2．带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹，下图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a 和b 是轨迹上的两点，匀强磁场B 垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少．下列说法正确的是( AC ) A ．粒子先经过a 点，再经过b 点 B ．粒子先经过b 点，再经过a 点 C ．粒子带负电 D ．粒子带正电3．在M 、N 两条长直导线所在的平面内，一带电粒子的运动轨迹示意图如图所示．已知两条导线M 、N 只有一条导线中通有恒定电流，另一条导线中无电流，关于电流、电流方向和粒子带电情况及运动的方向，说法正确的是( BC )A ．M 中通有自下而上的恒定电流，带负电的粒子从a 点向b 点运动B ．M 中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从b 点向a 点运动C ．N 中通有自下而上的恒定电流，带正电的粒子从b 点向a 点运动D ．N 中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从a 点向b 点运动三．计算题1、如图所示，一束电子（电量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B 、宽度为d 的匀强磁场，穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为30°. 求 : (1) 电子的质量m =? (2) 电子在磁场中的运动时间t =?dBe θv2、 如图所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向里。
磁场对运动电荷的作用
磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力1．洛伦兹力是磁场对 电荷的作用力． 2．大小：(1)当v ⊥B 时，洛伦兹力最大，F= ；(2)当v ∥B 时，洛伦兹力最小，F= ． 3．方向：(1)由 判定(注意正负电荷的不同)． (2)特点：a ．F ⊥B 且F ⊥v ，即F 总是垂直于B 和v 决定的平面，但v 与B 不一定垂直．b ．不论带电粒子在匀强磁场中做何种运动，因为 ，故F 一定不做功．F 只改变速度的 而不改变速度的 ．二、带电粒子在匀强磁场中运动(不计其他作用)1．若v ∥B ，带电粒子所受的洛伦兹力F=0，因此带电粒子以速度v 做 运动． 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． (1)向心力由洛伦兹力提供，即 ；(2)轨道半径公式：R= ； (3)周期：T= ； (4)频率：f=注意：T 的大小与轨道半径R 和运动速率v 无关，只与磁感应强度B 和粒子的比荷q/m 有关．一、洛伦兹力的应用1、带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹，如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的运动轨迹，a 和b 是轨迹上的两点，匀强磁场B 垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少．下列说法正确的是( )． A ．粒子先经过a 点，再经过b 点 B ．粒子先经过b 点，再经过a 点 C ．粒子带负电荷 D ．粒子带正电荷2．初速度为v o 的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中的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 ．电子将做匀速圆周运动D ．电子将做半径逐渐增大的曲线运动3 、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 ），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？解：由公式知，它们的半径和周期是相同的。
磁场对运动电荷作用
一、洛伦兹力：磁场对 运动电荷
的作用力．
1．洛伦兹力的大小： F＝qvBsinθ ，其中θ 为 v 与 B 间的夹角．当带电粒子的运动方向与磁场方向互 相平行时， F ＝ 0 ；当带电粒子的运动方向与磁场方向 互相垂直时，F＝ qvB .只有运动电荷在磁场中才 有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的 磁场对电荷的作用力一定为0.
mv2 mv 【解析】(1)qvB＝ ，r＝ r qB 离子在磁场中运动最大轨道半 径：rm＝1m 由几何关系知，最大速度的离 子刚好沿磁场边缘打在荧光屏上， 如图，所以 OA1 长度为： y＝2rcos30°＝ 3 m 即离子打到荧光屏上的范围为：[0， 3 m] 2πm (2)离子在磁场中运动的周期为： T＝ ＝π × qB 10－6s 5π T －7 经过时间：t＝ ×10 s＝ 3 6 2π π 离子转过的圆心角为 φ＝ t＝ T 3
三、洛伦兹力计算公式的推导 如图所示，整个导线受到的磁场力 ( 安培力 ) 为 F 安 ＝
BIL；其中I＝nqsv；设导线中共有N个自由电子N＝nsL； 每个电子受的磁场力为 F ，则 F 安 ＝ NF. 由以上四式得 F ＝qvB.条件是v与B垂直．当v与B成θ 角时， F＝qvBsinθ .
题型一：带电粒子在磁场中的圆周运动问题
D．若将带电粒子在A点时初速度变小(方向不变)，它不 能经过B点
【解析】 无论是带正电还是带负电粒子都能到达 B 点，画出粒子运动的轨迹，正粒子在 L1 上方磁场中运 1 3 动 T，在 L2 下方磁场中运动 T，负粒子在 L1 上方磁场 4 4 3 T 中运动 T，在 L2 下方磁场中运动 ，设 l1l2 之间的距离 4 4 为 a.带电粒子运动的半径为 R，则对于负粒子，AB＝ a ＋ 2R＋ a－ 2R＝ 2a. 对于正粒子， AB＝ a－ 2R＋ a＋ 2R＝ 2a.
磁场对运动电荷的作用
磁场对运动电荷的作用一、洛仑兹力磁场对运动电荷的作用力1.洛伦兹力的公式: f=qvB sinθ，θ是V、B之间的夹角.2.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F＝03.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直时，f=qvB4.只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0．二、洛伦兹力的方向1.洛伦兹力F的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即F总是垂直于B和v所在的平面．2.使用左手定则判定洛伦兹力方向时，伸出左手，让姆指跟四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向（当是负电荷时，四指指向与电荷运动方向相反）则姆指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向．三、洛伦兹力与安培力的关系1.洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向称动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．2.洛伦兹力一定不做功，它不改变运动电荷的速度大小;但安培力却可以做功．四、带电粒子在匀强磁场中的运动1.不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动可分三种情况：一是匀速直线运动；二是匀速圆周运动；三是螺旋运动．2.不计重力的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r=mv/qB；其运动周期T=2πm/qB（与速度大小无关）．3.不计重力的带电粒子垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：带电粒子垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动（类平抛运动）；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动（匀速圆周运动）．【例1】一带电粒子以初速度V垂直于匀强电场E 沿两板中线射入，不计重力，由C点射出时的速度为V，若在两板间加以垂直纸面向里的匀强磁场，粒子仍以V入射，恰从C关于中线的对称点D射出，如图所示，则粒子从D点射出的速度为多少?点评：凡是涉及到带电粒子的动能发生了变化，均与洛仑兹力无关，因为洛仑兹力对运动电荷永远不做功。
磁场对运动电荷的作用
F
× × ×
× ×
×
× ×
× ×
+
× ×v × ×
× × v
× × ×
×
-
× ×
×
B
×
× ×
× ×B ×
二：洛伦兹力的应用
洛伦兹力的方向： 电性；相对速度。 例题：用绝缘细线悬挂一个质量为m，带电荷量为+q的小球， 让它处于图示的磁感应强度为B的匀强磁场中。由于磁场的运 动，小球静止在图中位臵，这时悬绳与竖直方向的夹角为， 并被拉紧，则磁场的运动速度和方向是（ ） A、v=mg/Bq，水平向左 B、v=mgtan/Bq，竖直向下 C、v=mgtan/Bq，竖直向上 +q D、v=mg/Bq，水平向右
磁场对运动电荷的作用
一：洛伦兹力
1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛轮兹力。 2、大小： ⑴当vB时，F洛=qvB
B
-q
v
一：洛伦兹力
1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛轮兹力。 2、大小： ⑴当vB时，F洛=qvB ⑵当v B时，F洛=0
B -q v
一：洛伦兹力
1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛轮兹力。 2、大小： ⑴当vB时，F洛=qvB ⑵当v B时，F洛=0 ⑶当v与B夹角时，F洛=qvBsin
例题：一垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场（如图）。一 不计重力的粒子，从坐标原点 y o处以速度v进入磁场，且速度 方向与x轴正方向夹角1200，粒 B v 子穿越y轴正半轴后在磁场中到 x x轴的最大距离a，则该粒子 0 的比荷q/m多少？电荷的正负？
过已知点，大致画出粒子运动的圆周轨迹. 画轨迹： 找圆心： ①两半径的交点；②半径与弦中垂线的交点. ①公式：R=mv/qB ②结合几何知识计算. 定半径： 求时间： ①公式：t=T/3600，或t=T/2. ②t=s/v. 偏转角等于圆心角，等于对应弦切角的2倍，即==2. 两对应的弦切角相等. 粒子从同一边界进出磁场具有对称性.
磁场对运动电荷的作用
例.一半径为R的半圆 形光滑绝缘滑轨置于 垂直向里的匀强磁场 mgR 1 m 2 V B中．一带电量+q， 2 质量m的小球在A点无 初速释放，沿滑轨运 2 m 动．在运动过程中， N mg f V R 小球在最低点时对滑 轨的压力为：（设整 f Bq 个运动过程小球不离 开轨道）
C.洛伦兹力既不能改变带电子粒子的动 能，也不能改变带电粒子的运动方向 D.洛伦兹力对带电粒子不做动
例3、光滑斜面，倾角为θ，匀强磁场的 磁感应强度为B，一质量为M，带电量q的小球在斜面上自静止释放，求A球在 斜面上运动的时间和最大速度（设斜面 足够长）
◆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 [ C D ] 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。
●洛仑兹力F一定和B、V决定的平面垂直。
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。
× × × × × × V × × ×
F
+
+
F
V
-
V
+
V
不受洛伦兹力
ห้องสมุดไป่ตู้
垂直纸面向里
(二)洛伦兹力的大小
有一段长度为L的通电导线垂直于磁场方向放入 磁感应强度为B的磁场中，横截面积为S，单位体 积里含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电 荷量为q，定向移动的平均速率为v。
思考与讨论
带电粒子在磁场中运动时，洛伦 兹力对带电粒子是否做功？并说 明理由。
（1）洛仑兹力F一定和B、V决定的平面垂直。 （2）洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小。 （3）洛伦兹力永远不做功。
磁场对运动电荷的作用
磁场对运动电荷的作用一、 考点聚焦1.磁场对运动电荷的作用，洛伦兹力。
带电粒子在匀强磁场中的运动 Ⅱ2.质谱仪．回旋加速器 Ⅰ二、 知识扫描1．磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。
当v ⊥B qvB f =；当v ∥B 时，f ＝0。
2．洛伦兹力的方向：用左手定则判定。
注意：四指代表电流方向，不是代表电荷的运动方向。
3．由于洛伦兹力f 始终与速度v 垂直，因此f 只改变速度方向而不改变速度大小。
当运动电荷垂直磁场方向进入磁场时仅受洛伦兹力作用，因此一定做匀速圆周运动。
4．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动有一个动力学方程：R v m qvB 2=，两个基本公式（1）轨道半径公式：qB mv R =，（2）周期公式：qB m T π2=。
三、好题精析例1 在如图11.3-1所示的三维空间中，存在方向未知的匀强磁场。
一电子从坐标原点出发，沿x 轴正方向运动时方向不变；沿y轴正方向运动时，受到z 轴负方向的洛伦兹力作用。
试确定当电子从O 点沿z 轴正方向出发时的轨道平面及绕行方向。
解析 运动的电荷在匀强磁场中方向不变有两种可能：一是电荷沿磁场方向运动不受洛伦兹力；二是电荷受洛伦兹力与其它力的合力为零。
本题电子沿x 轴正方向运动时方向不变，表明沿磁场方向运动，即磁场方向与yOz 平面垂直，而电子沿y 轴正方向运动时，受到z 轴负方向的洛伦兹力作用，由左手定则可知，磁场指向纸内。
当电子从O 点沿z 轴正方向出发时，轨道平面一定在yOz 平面内，沿顺时针方向做匀速圆周运动，且圆心在y 轴正方向某一点。
如图11.3-2所示。
点评 本题考查对洛伦兹力方向的判定和分析带电粒子在磁场中运动轨迹。
物理习题中所给条件有的是直接给出的，也有隐含在题中，需要根据所学知识进行挖掘。
本题中匀强磁场的方向就是通过两步分析来确定的。
图11.3-1图11.3-2例2 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。
电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图11.3-3所示。
磁场对运动电荷的作用
磁场对运动电荷的作用1. 引言在物理学中，磁场是指存在于物体周围的力场，可以对运动中的电荷施加作用力。
电荷在磁场中受到的力和运动状态之间存在着密切的关系。
本文将探讨磁场对运动电荷的作用以及其物理原理。
2. 洛伦兹力磁场对运动电荷产生的作用力称为洛伦兹力。
根据洛伦兹力定律，洛伦兹力的大小与电荷的电量、电荷的速度以及磁场的强度和方向有关。
洛伦兹力的方向垂直于电荷的速度方向和磁场方向，遵循右手定则。
3. 右手定则右手定则是用于确定洛伦兹力方向的常用方法。
当右手拇指指向电荷的速度方向，四指指向磁场的方向时，手心所指的方向即为洛伦兹力的方向。
右手定则为我们理解磁场对电荷作用力提供了便利。
4. 磁场对直线运动电荷的作用当电荷沿直线运动时，如果与磁场垂直，则洛伦兹力将偏离电荷的直线运动方向，并且始终垂直于电荷的速度方向和磁场方向。
这是由于洛伦兹力的方向始终与速度和磁场互相垂直，导致电荷运动轨迹弯曲，形成圆弧轨迹。
5. 磁场对曲线运动电荷的作用当电荷沿曲线运动时，磁场对其的作用将影响电荷在曲线上的运动轨迹。
在曲线上的每一点上，电荷的速度方向和磁场方向不再垂直。
由于洛伦兹力始终垂直于速度和磁场方向，电荷将受到一个向轨迹中心的向心力。
这使得电荷在曲线上的运动具有向心加速度的特征。
6. 磁场对静止电荷的作用磁场对静止电荷的作用力为零。
这是因为洛伦兹力的大小与电荷的速度有关，而静止的电荷速度为零，因此洛伦兹力也为零。
磁场只对运动中的电荷产生作用。
7. 磁场对带电粒子的运动轨迹的影响磁场对带电粒子的运动轨迹产生明显的影响。
在强磁场的作用下，带电粒子将受到明显的偏转，形成类似于螺旋线状的轨迹。
这种现象在粒子加速器以及磁共振成像技术中得到了广泛应用。
8. 磁场对电流的作用电流也是由运动电荷产生的，因此磁场也对电流产生作用。
根据安培定律，电流在磁场中受到的力的大小与电流强度、导线长度以及磁场的强度和方向有关。
磁场对电流的作用可用于磁力计、电动机、发电机等各种电磁设备中。
磁场对运动电荷的作用力
磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力：磁场力，是磁场对其中运动电荷和电流的作用力。
磁场力包括洛仑兹力和安培力。
磁场对运动电荷作用力称为洛仑兹力，磁场对电流的作用力称为安培力。
洛仑兹力既垂直于磁场方向又垂直于电荷运动方向，安培力既垂直于磁场方向又垂直于电流方向。
可以用左手定则判断磁场力的方向。
磁场力包括磁场对运动电荷作用的洛仑兹力和磁场对电流作用的安培力，安培力是洛仑兹力的宏观表现。
磁场力现象中涉及3个物理量的方向：磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向；或磁场方向、电流方向、安培力方向。
用左手定则说明3个物理量的方向时有一个前提，认为磁场方向垂直于电荷运动方向或磁场方向垂直于电流方向。
不少同学认为，根据左手定则知道其中任意2个量的方向可求出第3个量的方向。
一般说，这种看法是不正确的；事实是，磁场方向不一定垂直于电荷运动方向或电流方向，它们之间的夹角可以是任意的。
能肯定的是：洛仑兹力一定既垂直于磁场方向又垂直于电荷运动方向，洛仑兹力垂直于磁场B和电荷运动速度v所决定的平面。
安培力一定既垂直于磁场方向又垂直于电流方向，安培力垂直于B和I所决定的平面，不应该忽视一个重要事实：B与v或I平行时，洛仑兹力或安培力都不存在。
因此，当B⊥v或B⊥I时，可以用左手定则表述3个物理量方向间的关系。
这时，知道任意2个物理量的方向可求出第3个物理量的方向。
当B与v或B与I不垂直时，根据B与v的方向或B与I的方向，可确定洛仑兹力f或安培力F的方向，但是，根据v、f的方向或I、F的方向不确定B的方向；根据B、f的方向或B、F的方向不能确定v或I的方向。
这2种问题若有确定的解必须补充条件。
磁场力包括两种，一种是磁场对通电导线的作用力，另一种是磁场对运动电荷的作用力。
专题：磁场对运动电荷的作用
专题七：磁场对运动电荷的作用【知识梳理】知识点一 洛伦兹力1．洛伦兹力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 (1)判定方法：左手定则①掌心——磁感线垂直穿入掌心；②四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向； ③拇指——指向洛伦兹力的方向．(2)方向特点：F ⊥B ，F ⊥v ，即F 垂直于B 和v 决定的平面． 3．洛伦兹力的大小(1)v ∥B 时，洛伦兹力F ＝0 (θ＝0°或180°)． (2)v ⊥B 时，洛伦兹力F ＝qvB (θ＝90°)． (3)v ＝0时，洛伦兹力F ＝0.知识点二 带电粒子在匀强磁场中的运动1．洛伦兹力的特点：洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说，洛伦兹力对带电粒子不做功． 2．粒子的运动性质(1)若v 0∥B ，则粒子不受洛伦兹力，在磁场中做匀速直线运动． (2)若v 0⊥B ，则带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动．v ⊥B匀速圆周运动v ∥B匀速直线运动v ⊥B匀速圆周运动(1)由q v B ＝m v 2r ，得r ＝m vqB . (2)由v ＝2πrT ，得T ＝2πm qB .【专项训练】单选题A组1.关于安培力和洛伦兹力，如下说法中正确的是（）A. 带电粒子在磁场中运动时,一定受到洛伦兹力作用B. 放置在磁场中的通电导线,一定受到安培力作用C. 洛伦兹力对运动电荷一定不做功D. 安培力对通电导线一定不做功2.在图中，标出了磁场B的方向、带电粒子的电性及运动方向，电荷所受洛仑兹力F的方向，其中正确的是（）A. B. C. D.3.一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每小段都可近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减少（带电荷量不变），从图中情况可以确定（）A. 粒子从a运动到b,带正电B. 粒子从b运动到a,带正电C. 粒子从a运动到b,带负电D. 粒子从b运动到a,带负电4.质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是( )A. M带负电,N带正电B. M的速率小于N的速率C. 洛伦兹力对M、N做正功D. M的运行时间大于N的运行时间5.如图所示，一个带正电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v．若加上一个垂直于纸面指向纸外的方向的磁场，则物体滑到底端时（）A. v变大B. v变小C. v不变D. 不能确定B组6.两个带电粒子由静止经同一电场加速后垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：2．电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为（）A. 2：1B. 1：lC. 1：2D. 1：47.如图所示，一个质量为m、带正电荷量为q的小带电体处于可移动的匀强磁场中，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，为了使它对水平绝缘面刚好无压力，应该（）A. 使磁感应强度B的数值增大B. 使磁场以速率向上移动C. 使磁场以速率向右移动D. 使磁场以速率向左移动8.如图所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（）A. 向上偏转B. 向下偏转C. 向纸内偏转D. 向纸外偏转9.如图所示，速度选择器中磁感应强度大小为B和电场强度大小为E，两者相互垂直｡一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过速度选择器后从狭缝P进入另一磁感应强度大小为D2上，不计粒子重力，则( )B′的匀强磁场，最后打在平板S的DA. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里B. 通过狭缝P的带电粒子速度为C. 打在、处的粒子在磁场中运动的时间都相同D. 带电粒子打在平板S上的位置越靠近P,粒子的比荷越大10.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，若不考虑空气阻力，则（）A. 小球一定带负电B. 小球自右方摆到最低点时悬线上的张力为零C. 小球摆动时由于洛伦兹力、绳的拉力不做功,小球摆动过程中机械能守恒D. 塑料小球中会产生涡流,小球摆动过程中机械能减小C组多选题11.如图所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图中的( )A. B. C. D.12.如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方有水平方向的匀强磁场．现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动，在加速运动阶段（）A. 乙物块与地之间的摩擦力不断增大B. 甲、乙两物块间的摩擦力不断增大C. 甲、乙两物块间的摩擦力不断减小D. 甲、乙两物块间的摩擦力大小不变13.磁流体发电机可以把气体的内能直接转化为电能，是一种低碳环保发电机，有着广泛的发展前景．其发电原理示意图如图所示，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，整体上呈电中性)喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场区域有两块面积为S，相距为d的平行金属板与外电阻R相连构成一电路，设气流的速度为v，气体的电导率(电阻率的倒数)为g.则( )A. 两板间电势差为B. 上板是电源的正极,下板是电源的负极C. 流经R的电流强度为D. 流经R的电流强度为14.如图所示带电小球a以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为h a；带电小球b在水平方向的匀强磁场以相同的初速度v0竖直向上抛出，上升的最大高度为h b；带电小球c在水平方向的匀强电场以相同的初速度v0竖直向上抛出，上升的最大高度为h c，不计空气阻力，三个小球的质量相等，则（）A. 它们上升的最大高度关系为B. 它们上升的最大高度关系为C. 到达最大高度时,c小球机械能最大D. 到达最大高度时,b小球动能最小计算题15.如图，空间存在方向垂直于纸面（xOy平面）向里的磁场。
磁场对运动电荷的作用
一、洛伦兹力的大小和方向 1.定义：磁场对运动电荷的作用力. 2.大小(1)v ∥B 时，F ＝0； (2)v ⊥B 时，F ＝q v B ； (3)v 与B 的夹角为θ时，F ＝q v Bsin θ. 3.方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向； (2)方向特点：F ⊥B ，F ⊥v .即F 垂直于B 、v 决定的平面.(注意B 和v 可以有任意夹角) 4.做功：洛伦兹力不做功. 二、带电粒子在匀强磁场中的运动1.若v ∥B ，带电粒子以入射速度v 做匀速直线运动.2.若v ⊥B 时，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v 做匀速圆周运动.3.基本公式(1)向心力公式：q v B ＝m v 2r ； (2)轨道半径公式：r ＝m v Bq ； (3)周期公式：T ＝2πmqB . 注意：带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速率无关.命题点一 对洛伦兹力的理解 1.洛伦兹力的特点(1)利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意区分正、负电荷. (2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化. (3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用. (4)洛伦兹力一定不做功.2.洛伦兹力与安培力的联系及区别(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力. (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功.3.洛伦兹力与电场力的比较磁场对运动电荷的作用命题点二带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动模型1 直线边界磁场：直线边界，粒子进出磁场具有对称性(如图所示)图a 中t ＝T 2＝πmBq图b中t＝(1－θπ)T＝(1－θπ)2πmBq＝2m(π－θ)Bq图c中t＝θπT＝2θm Bq模型2平行边界磁场平行边界存在临界条件(如图所示)模型3圆形边界磁场：沿径向射入圆形磁场必沿径向射出，运动具有对称性(如图所示)r＝R tan θt＝θπT＝2θmBqθ＋α＝90°命题点三带电粒子在磁场运动的多解问题。
第29讲 磁场对运动电荷的作用
第29 讲磁场对运动电荷的作用29磁场对运动电荷的作用Bv q F ⨯=m 一、洛伦兹力大小：θsin m qvB F =方向：右手螺旋定则mθ二、带电粒子在均匀磁场中的运动（1）若，带电粒子沿磁场方向作匀速直线运动。
//v B （2）若，带电粒子在垂直于磁场的平面内作匀速率圆周运动。
v B ⊥29磁场对运动电荷的作用回旋半径：回旋周期：三、霍耳效应：载流导体在磁场中出现横向电势差的现象。
霍耳电压：螺距：（3）若v 与B 夹角为θ，带电粒子作以磁场方向为轴线的等螺距螺旋运动。
mv R qB =2πm T qB=2πcos mv h T qBθ==//v H IB U nqb=[Q8.29.1]一台用来加速氘核的回旋加速器的D盒直径为75cm，两磁极可以产生1.5T的均匀磁场。
氘核的质量为3.34×10-27kg，电荷量就是质子的电荷量。
求：（1）所用交流电源的频率应多大？（2）氘核由此加速器射出时的能量是多少MeV？ΔV解：（1）（2）D1=2πeBT m ν=-19727(1.610C)(15T)=1.110Hz 2π 3.3410kg .-⨯⨯=⨯⨯⨯DeBRv m =2222k D D122e B R E m v m ==192221227(1610C)15T)(075m/2)1210J 76MeV 233410kg.(.....---⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯解：（1）电子束受洛伦兹力作用，向东偏转（图中向右偏转）。
[Q8.29.2]在电视显象管中，电子束能量为1.2×104eV ，这个显象管的安放位置使电子水平地由南向北运动。
该处地球磁场的竖直分量向下，大小为5.5×10-5T 。
求：（1）电子束受地磁场的影响将偏向什么方向？（2）电子束在显象管内由南向北通过20cm 时将偏移多远？⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯lR θΔxvB⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯lR θΔxvB（2）电子的运动速度为电子作圆周运动的半径为k2E v m=k 2E mv m R eB eB m==31419195319110kg 2(1210eV)(1610J/eV)(1610C)(5510T)9110kg ......-----⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯672m.=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯lR θΔxvB电子束的偏移距离为22Δx R R l=--22672m (672m)(02m)...=--329810m.-≈⨯解：正电子速率为[Q8.29.3]在B =0.1T 的匀强磁场中入射一个能量为2.0×103eV 的正电子，正电子速度与磁场方向夹角为，路径成螺旋线，其轴线在磁感应强度的方向。
物理专题磁场对运动电荷作用及影响
解析：在磁场中洛伦兹力提供做圆周运动的向心力，由qvB
＝mvR2得R＝mqBv，可知两电子运动半径相同，A正确．设圆形
磁场的半径为r，当r＝R时，电子的速度v0＝
qBr m
，此时电子
速度竖直向下穿出磁场，这时两电子的运动时间相同，B正
确．当电子的速度v≠v0时，进入圆形磁场区域的电子运动轨 迹所对应的圆心角小，先飞离磁场，C正确，D错．
B．①④②③
C．④③②①
D．③④②①
解析：由图可知带电粒子做圆周运动的半径
r1<r2<r3<r4，根据带电粒子在匀强磁场中轨道半径公式 r＝mqBv可得：B1>B2>B3>B4，故选项A正确．
答案：A
物理专题磁场对运动电荷 的作用及影响
4．如图8－2－3所示，两个横截面分别为圆形和正方形的
区域内有磁感应强度相同的匀强磁场，圆的直径和正方
解析：无论从哪端通入电流，螺线管内的磁场方向总与电子 流运动的方向平行，故电子流不受洛伦兹力的作用． 答案：C
物理专题磁场对运动电荷 的作用及影响
3．“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球进行
了近距离勘探，在月球重力分布、磁场分布及元素测定方
面取得了新的成果．月球上的磁场极其微弱，通过探测器
Bq m
.
(2)T、f 和 ω 的特点
T 、f 和 ω 的大小与轨道半径 r 和运行速率 v 无关，只与
磁场的 磁感应强度B 和粒子的 比荷mq 有关．
物理专题磁场对运动电荷 的作用及影响
1．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的
作用．下列表述正确的是
()
A．洛伦兹力对带电粒子做功
磁场对运动电荷的作用
A洛伦兹力对运动电荷一定不做功；B 洛伦兹力对运动电荷可能做功理由：洛伦兹力始终和速度方向垂直1.如图11-3-1所示，在长直导线中有恒电流I通过，导线方向与电流I的方向相同，电子将(D) 正下方电子初速度v０A.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，轨迹半径越来越大图11-3-1【例3】一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一个匀强磁场，粒子后段轨迹如图11-3-2所示，轨迹上的每一小段都可近似看成是圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减少(带电量不变).从图中情况可以确定：(B)A.粒子从a到b，带正电；B.粒子从b到a，带正电；C.粒子从a到b，带负电；D.粒子从b到a，带负电；如图11-3-3所示，匀强磁场中，放置一块与磁感线平行的均匀薄铅板，一个带电粒子进入磁场，=20cm做匀速圆周运动，以半径Ｒ1第一次垂直穿过铅板后，以半径R=19cm做匀速圆2周运动(设其电量始终保持不变)则带电粒子还能够穿过铅板9次.【例4】如图11-3-4(a)所示，在x轴上方有匀强磁场B，一个质量为m，带电量为-q的的粒子，以速度v从O点射入磁场，角已知，粒子重力不计，求(1)粒子在磁场中的运动时间.(2)粒子离开磁场的位置.【例5】如图11-3-5所示，匀强磁场磁感应强度为B，，0)方向垂直xOy平面向外.某一时刻有一质子从点(L，0)处沿y轴负向进入磁场；同一时刻一粒子从点(-L进入磁场，速度方向在xOy平面内.设质子质量为m，电量为e，不计质子与粒子间相互作用.(1)如果质子能够经过坐标原点O，则它的速度多大?(2)如果粒子第一次到达原点时能够与质子相遇，求粒子的速度.(1)试确定正、负电子在管道内各是沿什么方向旋转的?(2)已知正、负电子的质量都是m，所带电荷都是元电荷e，重力不计.求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B的大小?图11-3-6。
磁场对运动电荷的作用 课件
显像管的工作原理 【例3】说明电视机显像管偏转线圈作用的示意图如图所示。 当线圈中通过图示方向的电流时,一束沿中心轴线O自纸内射向纸 外的电子流,将( ) A.向左偏转 B.向右偏转 C.向上偏转 D.向下偏转 解析:根据安培定则,可判断出两侧通电螺线管的N极均在下方。 在O点,磁感线的方向为竖直向上,再由左手定则判断出电子受到向 右的洛伦兹力,故电子流向右偏转,选项B正确。 答案:B
三、带电粒子仅在洛伦兹力作用下的运动 1.运动性质 带电粒子以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场中(不考 虑其他力的作用)。 (1)当v与B方向相同或相反时,洛伦兹力为零,所以带电粒子做匀 速直线运动。 (2)当v与B方向垂直时,洛伦兹力与速度方向垂直,只改变速度方 向,不改变速度大小,所以带电粒子做匀速圆周运动。 2.应用——显像管的工作原理 (1)电子束磁偏转原理:借助磁场的作用,使电子束(或其他的运动 电荷)改变运动方向的现象,称为磁偏转。
3.洛伦兹力对运动电荷永不做功,而安培力对运动导体却可以做 功。由于洛伦兹力F始终垂直于电荷的运动速度v的方向,不论电荷 做什么性质的运动,也不论电荷是什么样的运动轨迹,F只可能改变 v的方向,并不改变v的大小,所以洛伦兹力对运动电荷不做功。通电 导体在磁场中运动时,电荷相对磁场的运动方向是电荷在导体中的 定向运动速度u与导体宏观运动速度v的合速度v合的方向,因此电荷 所受洛伦兹力的方向也不垂直于导体,洛伦兹力垂直于导体方向的 分力F洛1做正功,而沿导体方向的分力F洛2做负功, 总功仍为0,如图所示。导体中所有运动电荷受到 的洛伦兹力,在垂直于导体方向的分力就是安培 力,所以安培力对运动导体可以做功。
提示:应用左手定则,若打在A点应该垂直纸面向外;若打在B点,应 该垂直纸面向里。
《磁场对运动电荷的作用》 说课稿
《磁场对运动电荷的作用》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《磁场对运动电荷的作用》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“磁场对运动电荷的作用”是高中物理选修3-1 第三章第五节的内容。
这部分知识是在学生已经学习了电场、磁场的基本概念以及安培力的基础上进行的，既是对前面知识的深化和拓展，又为后续学习带电粒子在磁场中的运动规律以及电磁感应等知识奠定了基础。
本节课的主要内容包括洛伦兹力的大小和方向的探究、洛伦兹力的特点以及洛伦兹力的应用等。
通过本节课的学习，学生将进一步认识磁场的性质，理解电磁相互作用的本质，提高运用物理知识解决实际问题的能力。
二、学情分析学生在之前已经学习了电场、磁场的基本概念以及安培力，具备了一定的抽象思维能力和逻辑推理能力。
但是，对于洛伦兹力的概念以及其与安培力的关系，学生可能会感到比较抽象和难以理解。
此外，学生在运用数学知识解决物理问题方面的能力还有待提高。
三、教学目标1、知识与技能目标（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）了解洛伦兹力的特点，知道洛伦兹力不做功。
（3）能够运用洛伦兹力的知识解释一些常见的物理现象。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究和理论推导，培养学生的观察能力、分析能力和逻辑推理能力。
（2）通过对洛伦兹力方向的判断，培养学生的空间想象能力和运用左手定则解决问题的能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生勇于探索、敢于创新的科学精神。
（2）让学生体会物理知识与实际生活的密切联系，培养学生学以致用的意识。
四、教学重难点1、教学重点（1）洛伦兹力的大小和方向的判断。
（2）洛伦兹力的特点。
2、教学难点（1）洛伦兹力大小的推导过程。
（2）洛伦兹力与安培力的关系。
五、教法与学法1、教法（1）实验探究法：通过实验让学生直观地感受磁场对运动电荷的作用，激发学生的学习兴趣。
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阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
一.洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的作用力叫做 洛伦兹力。
作用在导线上的安培力是作用在运动电荷上洛 伦兹力的宏观表现。
二.洛伦兹力的方向
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）要是电子打在B点，偏 转磁场应该沿什么方向？
（3）要是电子束打在荧光屏 上的位置由中心O逐渐向A点 移动，偏转磁场应该怎样变化？ 3.电子打在荧光屏上只能有一 个亮点，为什么整个荧光屏都 能发光？
四.显像管的工作原理
在偏转区的水平方向和竖直 方向都加有偏转磁场，其方 向、强弱都在不断变化，因 此电子束打在荧光屏上的光 点就不断来回移动(扫 描)．电子束从最上一行到最 下一行扫描一遍叫做一场， 电视机中每秒要进行50场扫 描，所以我们感到整个荧光 屏都在发光．
极光现象
极光是来自太阳的高能粒子进入大气后，与大气发生作用而产生的。 在两极，高能粒子的运动方向与磁场平行，没受到洛伦兹力作用，高能 粒子就长驱直入了。而在纬度较低的地区，高能粒子在地磁场的作用下 发生了偏转，故看不到极光现象。也正因为这个原因，使我们人类的生 产生活免遭宇宙高能粒子的伤害。
随堂练习
一、复习回顾
如图1所示，AB导体杆的两端分别用细线悬挂于O1、O2两点， AB导体杆处于竖直向下的匀强磁场中。当开关闭合时，原本处 于静止状态的导体杆状态将如何 ？
2.4磁场对运动电荷的作用
阴极射线管
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。
电子束磁偏转
三.电子束的磁偏转
三.磁偏转
借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束 改变方向或者发生偏转的方法称为磁偏转。
四.显像管的工作原理
显像管主要由电子 枪（阴极）、偏转 线圈、荧光屏组成。
四.显像管的工作原理
思考与讨论
1.电子束是怎样实现偏转的？ 2.（1）要是电子打在A点，偏 转磁场应该沿什么方向？
课堂训练
1、判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
－q
竖直向上Biblioteka 竖直向上垂直纸面向外垂直纸面向内
三.电子束的磁偏转
洛伦兹力演示仪主要由电子枪、玻璃泡和通电线 圈构成。
三.电子束的磁偏转
电子枪产生电子束，玻璃泡内充有 低压水银蒸汽，在电子束通过时能 够显示电子运动轨迹。励磁线圈能 够在两个线圈之间产生匀强磁场， 磁场的方向与通电线圈的中轴线平 行。电子速度的大小和磁感应强度 可以分别通过电子枪两端电压和励 磁电流来调节。
1．答：由现象知这束射线含有不 同的粒子。其中向左的射线为带 正电的粒子组成；中间的射线为 不带电粒子组成；向右的射线为 带负电的粒子组成。
小结：
一．洛伦兹力 运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力. 二．洛伦兹力的方向—左手定则
负电荷受力的方向与正电荷受力的方向是相反。 三．电子束的磁偏转--洛伦兹力演示仪 四．显像管的工作原理