磁场对运动电荷力的作用导学案.doc

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。
2． 利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。
3． 掌握洛伦兹力大小的推导过程。
4． 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。
5． 了解电视机显像管的工作原理
自学导引
【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?

【问题导学】
一：洛伦兹力的方向和大小
1、既然磁场对电流有力的作用,而电流又是由电荷定向移动形成的,那么很有可能是磁场对定向移动的电荷有力的作用。阅读书上的演示实验，思考下列问题：
（1）说明电子射线管的原理：

（2） 实验现象：

（3）分析得出结论：

依据左手定则
【例一】、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。

请你讨论下B、v、F三者方向间的相互关系
结论：

2. 洛伦兹力的大小：
（！）若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电子的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。
这段导体所受的安培力为：
电流强度I的微观表达式为：
这段导体中含有自由电荷数为：
每个自由电子所受的洛伦兹力大小为：
q
V

(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？
典例探究
在如图所示的平行板装置中，电场强度E和磁感强度B互相垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后，发生的偏转情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。试求：带正电q的粒子，速度V多大时，才能沿着直线通过这个速度选择器。
1. 在上面的图中，对该正电荷受力分析
2. 电荷做匀速，还是变速的直线运动？
3. 此时，电场力与洛伦兹力的大小关系：
4. 结论：当V=（ ）时，粒子沿直线运动。

思考题：以下各种情况中，粒子是否可能沿直线运动（填是或否）；前三种情况，在例二图旁，画出受力图。
1.  负电荷从左边射入
2. 正电荷从右边射入
3. 负电荷从右边射入
4.当正电荷从左边射入时
(1)若电场E反向
(2)若E和B同时反向

小结：
（1）速度选择器不仅对速度的大小有选择，对速度的方向也有选择。
（2）对于V、E、B三量的方向，只能任意同时改变两个，而不能同时改变三个或一个，否则将破坏速度选择器的功能。

思考题：先独立思考，然后小组讨论
在“例1”中，正电荷从左侧射入，
1.若V>E/B，粒子向 偏转，速度变
2若V< E/B，粒子向 偏转，速度变

二：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？

（2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？

（3） 要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？

自我检测
1、 来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在
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

2、如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是 （ ）[
第4题

第3题
3、电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性变化的电流，如图所示，则电子束在螺线管中做　　　　 （　 　）
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、如图所示，带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动，它向左或向右运动通过最低点时（　　 ）

Ａ．速度相同　　　　　　　　
B．加速度相同
C．所受洛伦兹力相同　　　　　
D．轨道给它的弹力相同

图3
5、如图3所示，一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（   ）
A．使B的数值增大
B．使磁场以速率 v＝，向上移动
C．使磁场以速率v＝，向右移动
D．使磁场以速率v＝，向左移动
小结与反思：