2014年物理人教版选修3-1课件第三章第五节运动电荷在磁场中受到的力

第五节运动电荷在磁场中受到的力第三章磁场学习目标1.了解洛伦兹力的产生原因，会判断洛伦兹力的方向．2．掌握洛伦兹力的公式，能计算洛伦兹力的大小．3．了解显像管的原理．第三章磁场第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业一、洛伦兹力的方向和大小1．演示实验：阴极射线管发出的电子束，如图甲中的径迹是__________.把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中，如图乙中电子束的径迹___________，若调换磁铁南北极的位置，则电子束的径迹会________________________．一条直线发生弯曲向相反的方向弯曲第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业2．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．3．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．运动电荷宏观表现磁感线正电荷运动方向洛伦兹力第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业(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．4．洛伦兹力的大小当速度方向和磁感应强度方向分别满足以下几种情况，洛伦兹力的大小：(1)当v与B成θ角时：F＝______________.(2)当v⊥B时：F＝___________.(3)当v∥B时，F＝___________.垂直qvBsinθqvB0第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业[想一想]1.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功吗？提示：洛伦兹力的方向与速度方向始终垂直，洛伦兹力只改变粒子的速度方向，不改变速度大小；不做功.第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业二、电视显像管的工作原理1．构造如图所示,电视显像管由电子枪、__________和荧光屏组成.2．原理(1)电子枪___________．(2)电子束在磁场中___________．(3)荧光屏被电子束撞击发光．偏转线圈发射电子偏转第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业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___________，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___________产生的．[想一想]2.显像管工作时,电子束是依次扫描荧光屏上各点,可为什么我们觉察不到荧光屏的闪烁？提示：这是由于眼睛的视觉暂留现象，当电子束扫描频率达到人眼的临界闪烁频率时，由于视觉暂留的原因，人眼就感觉不到荧光屏的闪烁.不断变化两对线圈第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业1．洛伦兹力的方向(1)决定因素：电荷的电性(正、负)，速度方向、磁感应强度的方向．当电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，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)判定方法：同安培力一样，洛伦兹力的方向遵守左手定则．但要注意负电荷受力方向与正电荷的相反．(3)方向特点：洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与电荷运动方向垂直，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．洛伦兹力的方向和大小第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业2．洛伦兹力的大小(1)理论推导(导线与磁场垂直且固定不动)假设：一导线长为L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每一电荷带电荷量为q，电荷定向移动的平均速率为v.(如图甲所示)甲第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业则导线内总的自由电荷数为N＝LSn导线内的电流强度为I＝nqSv假设将此导线垂直放入磁感应强度为B的磁场中，则此导线受到的安培力为F安＝ILB由安培力与洛伦兹力的关系得：F洛＝F安N，F洛＝BnqSvLLSn＝qvB(条件：电荷运动方向与磁场方向垂直)乙第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业(2)若运动电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向成θ角时，可将v分解为与B平行的分量v2和与B垂直的分量v1，其中分速度v2方向不受洛伦兹力，如图乙所示，运动电荷所受洛伦兹力由分速度v1决定：F＝qv1B＝q(vsinθ)B＝qBvsinθ.特别提醒：(1)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现，但不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为．(2)当B与v平行时，电荷不受洛伦兹力(F＝0)；当电荷相对磁场静止时，电荷不受洛伦兹力(F＝0)．第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业下列四图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．[思路探究]对于正、负运动电荷,四指的指向意义是否相同?第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业[答案]见解析[解析]甲：因v⊥B，所以F＝qvB，方向与v垂直斜向左上方．乙：v与B的夹角为30°，将v分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，v⊥＝vsin30°，F＝qvBsin30°＝12qvB，方向垂直纸面向里．丙：由于v与B平行，所以不受洛伦兹力．丁：因v与B垂直，所以F＝qvB，方向与v垂直斜向上．第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业(1)用左手定则判断洛伦兹力方向时，要特别注意运动电荷的正负，四指应指向正电荷运动的方向，指向负电荷运动的反方向．(2)计算洛伦兹力的大小时，应注意弄清v与磁感应强度B的方向关系．当v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB，当v∥B时，F＝0，当v与B成θ角(0θ90°)时，应将v(或B)进行分解取它们垂直的分量计算．第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业1．有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示．为了使小球漂离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业解析：当磁场向左运动时，相当于小球向右运动，带正电小球所受的洛伦兹力方向向上，当其与重力平衡时，小球即将漂离平面．设此时的速度为v，则由力的平衡有qvB＝mg，则v＝mgqB.故磁场应以最小为v＝mgqB的速度水平向左平移．答案：mgqB水平向左第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业洛伦兹力与静电力的比较洛伦兹力静电力定义作用对象力的大小运动电荷在磁场中受到的力电荷在电场中受到的力运动的电荷静止或运动的电荷F洛＝qvBsinθ，与v有关,当B与v平行时,F洛＝0F电＝qE，与v无关第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业洛伦兹力静电力力的方向作用效果做功情况同时垂直于速度方向和磁场方向，用左手定则判断与电场方向相同或相反只改变运动电荷的速度方向，不改变速度大小既可改变速度大小，又可改变速度方向任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业特别提醒：(1)电荷所受电场力为零时，该处电场强度一定为零．(2)运动电荷所受洛伦兹力为零时，该处磁感应强度不一定为零．第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强磁场和匀强电场中,轨道两端在同一高度上,轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点O由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是()ABD第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业A．两小球到达轨道最低点的速度vM＞vNB．两小球到达轨道最低点时对轨道的压力FM＞FNC．小球第一次到达M点的时间大于到达N点的时间D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能[思路探究]带正电小球在匀强磁场和匀强电场中所受力有什么不同？第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业[解析]小球在磁场中到达轨道最低点时只有重力做功，vM＝2gR.在电场中到达轨道最低点的过程中，重力做正功，电场力做负功，根据动能定理有mgR－qER＝12mv2N，vN＝2gR－2qERm，所以vM＞vN；因为OM＝ON，所以该过程所用时间tM＜tN，A正确，C错误．据能量守恒定律，D正确．在M点F′M＝mg＋qvMB＋mv2MR，在N点F′N＝mg＋mv2NR，不难看出，F′M＞F′N，由牛顿第三定律可知FM＝F′M，FN＝F′N，B正确．故选A、B、D.第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业理解洛伦兹力、电场力与带电粒子的速度方向关系及其特点,进而明确两力的作用效果是正确区别二者的前提和关键．第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业2．关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是()A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力B．安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷一定不做功C．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D．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运动状态B第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业解析：安培力和洛伦兹力都是磁场力，A错误．洛伦兹力永远与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功，安培力是洛伦兹力的宏观表现，它虽然对引起电流的定向移动的电荷不做功，但对导线是可以做功的，B正确．电荷运动方向与磁感线方向在同一直线上时，运动电荷不受洛伦兹力作用，而此处磁感应强度不为零，C错误．洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小，但改变速度的方向，D错误．故选B.第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业易错辨析——洛伦兹力中的易错问题[范例]如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管．在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，则()A．小球带负电B．小球的运动轨迹是一条抛物线C．洛伦兹力对小球做正功D．维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大BD第三章磁场栏目导引新知初探自主学习要点探究讲练互动寻规探法思维启迪知能演练轻松闯关课时作业[错因分析]本题易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项错误原因漏选B不能正确分析小球沿试管匀加速运动，从而不能判断小球的运动轨迹为抛物线．错选C没能正确地分析小球的速度方向与洛伦兹力的关系，只是简单地认为洛伦兹力做正功，小球动