辽宁省葫芦岛市第八高级中学高中物理 3.5 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.doc

第三章 磁场 第五节 运动电荷在磁场中受到的力 【学习目标】 1、说明为什么安培力是洛伦兹力的宏观表现 2、会用公式F=qvB计前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题： 1．如图判定安培力的方向 若已知上图中：B＝4.0×10－2 T，导线长L＝10 cm，I＝1 A。求：导线所受的安培力大小？ 2导体中的在的作用下规则的定向运动就形成了电流。磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，这个力是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。 观察磁场阴极射线在磁场中的偏转(95页图3.51) 电子射线管的原理： 说明阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流，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，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。 实验 ．把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中，如图所示，电子束的径迹向 发生了偏转，若调换磁铁南北极的位置，则电子束的径迹会向 偏转． 洛伦兹力的方向和大小 (1)洛伦兹力的定义：通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现。 运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，那么洛伦兹力的方向如何判断呢？ 如图 (2)洛伦兹力的方向——左手定则 伸开左手，使大拇指与其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向运动的方向，那么拇指所受的方向就是的方向；若四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。 洛伦兹力的方向总是垂直于B和v决定的平面．B与v可以垂直，可以不垂直因为洛伦兹力方向总是与速度方向垂直，所以洛伦兹力一个重要特点就是对带电粒子不做功，它只会改变速度的方向而不会改变速度的大小． 正电荷运动方向应与左手四指指向一致，负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向，再用左手定则判定)。 探究案 学始于疑——我思考，我收获 探究1 洛伦兹力 演示实验：观察阴极射线在磁场中的偏转 ①说明电子射线管的原理 ②实验现象： （1）在没有磁场时： （2）在有磁场时： ③结论： 3．洛伦兹力的定义： 洛伦兹力和安培力的关系 探究2 洛伦兹力的方向 1．运动的带电粒子所受洛伦兹力方向与 、 都垂直，也可以由 判定。 2．左手定则的内容： 探究三 洛伦兹力的大小 1．推导洛伦兹力大小的计算公式 设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为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B的匀强磁场中 ①请写出导线中电流I的微观表达式 I = ②这段导体所受的安培力为多大？ ③这段导体中含有多少自由电荷数？ N = ④每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？ 据洛伦兹力和安培力的关系得： 2．总结 （1）v∥B时,洛伦兹力F= ； （2）v⊥B时,洛伦兹力F= ； （3）v =0时,洛伦兹力F= 。 探究4洛伦兹力做功 根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向的关系，请你推测：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的功是多少？  探究5 电视显像管的工作原理 1．主要构造： 、 、 等。 2．工作原理 显像管中有一个 ，工作时它能发射 ，荧光屏被电子束撞击就能发光。可是，很细的一束电子打在荧光屏上只能使 发光，而实际上要使整个屏幕发光，是利用 使电子束偏转了。 训练案 当堂检测 1．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 2．试判断下列图中各带电粒子所受洛仑兹力的方向、或带电粒子的电性、或带电粒子的运动方向 3．如右图所示，从电子射线管的阴极A（与电源的负极相连）发射出的电子束经过图示的磁场时由于受到洛伦兹力的作用，电子束将 （选填“向上”、“向下”或“不”）偏转。 4．一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入（若不计重力影响），粒子将在管中 A．做圆周运动 B．沿轴线来回运动 C．做匀加速直线运动 D．做匀速直线运动 5．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