2018版高中物理 第3章 打开电磁学的大门 第2节 磁场中的运动电荷学案 鲁科版选修1 -1.doc

第2节磁场中的运动电荷学习目标知识脉络1.会运用左手定则判断洛伦兹力的方向，会计算特殊情况下洛伦兹力的大小(重点、难点)2.知道电子的发现3.了解极光产生的机理.洛 伦 兹 力1定义磁场对运动电荷的作用力2方向洛伦兹力的方向用左手定则来判断：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，且处于同一平面内让磁感线垂直手心，四指指向正电荷运动的方向(若是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向3大小(1)当运动方向与磁场垂直时洛伦兹力的大小：FqvB.(2)当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F0.1静止的带电粒子在磁场中也要受到洛伦兹力的作用()2带电粒子只要在磁场中运动，就一定会受到洛伦兹力()3带电粒子若沿磁场方向运动不受洛伦兹力()怎样判断负电荷在磁场中运动时受洛伦兹力的方向？【提示】负电荷在磁场中受力的方向与正电荷受力的方向相反，利用左手定则时四指应指向负电荷运动的反方向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移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现2洛伦兹力与安培力的共同点(1)安培力：当IB时，F0；洛伦兹力：当vB时，F0.(2)安培力：当IB时，FBIl，洛伦兹力：当vB时，FqvB.(3)洛伦兹力与安培力的方向都是根据左手定则来判断3安培力和洛伦兹力的不同点：安培力推动导体运动时，对导体做功；洛伦兹力的方向与运动电荷的速度方向垂直，对运动电荷永远不做功1(多选)下列说法正确的是()A运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场B运动电荷受的洛伦兹力方向既与其运动的方向垂直，又与磁感线方向垂直C带电荷量为q的电荷，在磁场中运动速度大小不变，则所受洛伦兹力一定不变D洛伦兹力对运动电荷不做功【解析】洛伦兹力的大小不但与速度大小有关，还与速度方向有关，如当vB时F0，而vB时FqvB.洛伦兹力的方向总与速度方向垂直，对运动电荷不做功同时又总与磁感线方向垂直，故B、D正确A、C错误【答案】BD2在下列选项所示的四幅图中，正确标明了在磁场中带正电的粒子所受洛伦兹力f方向的是() 【导学号：18152065】【解析】由左手定则可知，洛伦兹力的方向一定与速度和磁场垂直，故C、D均错误；考虑到带电粒子带正电，可确定选项A正确【答案】A3.初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图321所示，则()图321A电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变【解析】电子在通电长直导线产生的磁场中运动，由安培定则判定直导线右侧区域内的磁场方向是垂直纸面向里的，再由左手定则判定电子所受洛伦兹力方向向右，所以电子向右偏转，但洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力始终对电子不做功，电子的动能保持不变，速率不变，故选A.【答案】A1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，或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vB时，洛伦兹力FqvB；当vB时，F0.电 子 的 发 现1电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现阴极射线在磁场中偏转，并且通过分析证实了阴极射线的实质是高速运动的电子流电子的发展与X射线和物质放射性的发现一起被称为19世纪、20世纪之交的三大发现2极光的解释：在地球的两极，有一种自然奇观极光，出现在南半球的称为南极光，出现在北半球的称为北极光地球是个巨大的磁体，当宇宙射线掠过地球附近时，带电粒子受到地磁场的作用朝地球的磁极方向运动这些粒子在运动过程中撞击大气，激发气体原子产生光辐射，这就是极光1电子的发现促使人们去探索原子内部的奥秘()2地磁场对地球上的生命起着十分重要的保护作用()3洛伦兹力仅改变宇宙射线中带电粒子的运动方向()电子垂直进入匀强磁场后所受洛伦兹力的大小是否改变？其运动轨迹是什么形状？【提示】不变圆1带电粒子进入磁场的速度与磁场平行时，不受洛伦兹力的作用，粒子做匀速直线运动2.带电粒子进入磁场的速度与磁场垂直时，洛伦兹力提供向心力，粒子做匀速圆周运动，如图322所示，由牛顿第二定律得qvB.粒子做匀速圆周运动的半径R，粒子做匀速圆周运动的周期T.图3224洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度v，洛伦兹力F及磁场B的方向，虚线圆表示粒子的轨迹，其中可能出现的情况是()【解析】根据左手定则，以及洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，即洛伦兹力提供向心力，所以其中可能出现的情况只有A.【答案】A5一带电粒子，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323所示，径迹上每一小段都可以看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小(电荷量不变)则可判定() 【导学号：18152066】图323A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【解析】由于粒子的能量逐渐减小，由qvBm知R，粒子的半径应逐渐减小，所以粒子的运动方向为从b到a，根据左手定则可判定粒子带正电，故B正确【答案】B6(多选)在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则()A粒子的速度加倍，周期减半B粒子的速度大小不变，轨道半径减半C粒子的速度减半，轨道半径变为原来的1/4D粒子的速度大小不变，周期减半【解析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力qvB，得rT由可判断B、D选项正确【答案】BD带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T与速度v无关.