2018年河北省邢台市高中物理 第三章 磁场 3.4 运动电荷在磁场中受到的力学案（无答案）新人教版选修3-1.docVIP

3.4 运动电荷在磁场中受到的力 【学习目标】 1.经历探究洛伦兹力的过程,知道洛伦兹力的方向,会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2.经历洛伦兹力公式的推导过程,会计算洛伦兹力的大小。 3.知道电视机显像管的基本构造和工作原理。 【知识导学】 1.洛伦兹力的大小 (1)定义:运动电荷在①磁场中受到的力叫作洛伦兹力。 (2)左手定则:伸开②左手,使拇指与其余四指③垂直,并且都与④手掌在同一平面内;让磁感线从⑤掌心进入,并使⑥四指指向正电荷运动的方向,这时⑦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。负电荷受力方向与正电荷受力方向⑧相反。 2.洛伦兹力的大小 (1)当速度方向与磁感应强度方向垂直时:F=⑨qvB。 (2)当速度方向与磁感应强度方向平行时:F=⑩0 。 (3)当速度方向与磁感应强度方向之间的夹角为θ时:F=qvBsin θ。 3.电视机的显像管 (1)基本构造:电子枪、偏转线圈和荧光屏。 (2)工作原理:应用了电子束磁偏转的道理。 【三“点”探究】 主题1:观察阴极射线在磁场中的偏转 (1)图甲是阴极射线管的结构示意图,荧光屏的作用是什么?电子运动的方向怎样?阴极射线管中电流的方向是怎样的? (2)图乙是把阴极射线管放入磁场中的情形,电子束偏转方向是怎样的?如果把与电子运动方向相同的电流放入该位置,则所受安培力的方向怎样? 甲 乙 主题2:探究洛伦兹力 (1)从微观角度来看,电流受到安培力的原因是什么? (2)如果已知某导体的横截面积为S,单位体积内自由电荷微粒数为n,每个微粒的电荷量为q,那么通过该导体的电流I与微粒的定向移动速率v之间的关系是什么?长L=vt的导体内有多少正在定向运动的电荷?把这段导体垂直地放入磁场B中,其内部平均每个电荷所受到的洛伦兹力是多少? 主题3:洛伦兹力对电荷运动速度的影响 (1)洛伦兹力与电荷运动方向、磁场方向有什么关系?电荷运动方向与磁场方向有什么关系? (2)洛伦兹力对电荷运动速度的大小、方向有什么影响?洛伦兹力会对电荷做功吗? 主题4:电视机显像管的工作原理 阅读教材中“显像管工作原理”标题下面的内容,回答下列问题。 (1)要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向? (2)要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向? (3)要使电子打在荧光屏的位置从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化? 【知识运用】 1.如图所示,水平导线中有恒定电流I通过,导线的正下方有一质子,其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 2.下列图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是( )。 3.关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系,下列说法中正确的是( )。 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、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B 4.有一质量为m、电荷量为q的带正电小球停在绝缘平面上,并处在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示。为了使小球飘离平面,匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少?方向如何? 【拓展提升】 拓展一、带电物体在磁场中的运动 1.一个质量为m=0.1 g的小滑块,带有q=5×10-4 C的电荷,放置在倾角为α=30°的光滑斜面上(斜面绝缘),斜面置于B=0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示。小滑块由静止开始沿斜面下滑,斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面。问:(g取10 m/s2) (1)小滑块带何种电荷? (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大? (3)该斜面的长度至少多长? 拓展二、带电粒子在复合场中的运动 2.质量为m,电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求: (1)电场强度的大小,该带电粒子带何种电荷。 (2)磁感应强度的大小。 【补充学习材料】 【反思总结】 - 1 -