磁场对运动电荷的作用力导学案--高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.docx

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1、1.2磁场对运动电荷的作用力【学习目标】1知道什么是洛伦兹力。利用左手定则判断洛伦兹力的方向。2知道洛伦兹力大小的推理过程。3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。4了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断。理解洛伦兹力对电荷不做功。5了解电视显像管的工作原理。【学习重点】1利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。2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。【学习难点】洛伦兹力方向的判断。【学习过程】一、洛伦兹力的方向演示实验观察磁场阴极射线在磁场中的偏转实验现象在没有外磁场时，电子束_，蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹_。结论_。洛伦兹力方向的判断左手定则

2、：伸开_，使大拇指和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_的方向，那么拇指所受的方向就是_的方向。二、洛伦兹力的大小1推导过程：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为B的磁场中。2洛伦兹力的计算公式（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（vB），F=_（2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成时（vB），F=_例题求下图中各电荷所受洛伦兹力的大小和方向。三、电子束的磁偏转1显像管的工作原理（1）原理：_。（2）构造：_。2速度选

3、择器计算出选择的速度：3磁流体发电机【巩固练习】1假设有一个带负电的粒子垂直于地球赤道射来，如图所示。在地球磁场（不考虑磁偏角及地球的自转）的作用下，这个粒子偏转的方向是（）A向北B向南C向东D向西2在下列各组物理量中，全部属于矢量的是（）A电场强度、电势B电流、磁通量C磁感应强度、洛伦兹力D磁通量、安培力3下列关于电场和磁场的说法中正确的是（）A电场强度为零的点，电势一定为零；B电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等；C运动电荷在磁场中某点不受洛伦兹力作用，则该点的磁感应强度不一定为零；D由B= 可知，B与F成正比，与IL成反比。4一直导管的横截面是半径为R的圆，如图所示，该直导管（导

4、管壁的厚度可忽略）水平放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里；沿导管向左流动的液体中含有一种质量为m、电荷量为+q的带电微粒，微粒受磁场力影响发生偏转，导管上、下壁a、b两点间最终形成稳定电势差Uab，导管内部的电场可看作匀强电场，忽略浮力，重力不可忽略，重力加速度为g，则液体流速和a、b两点间电势差Uab的正负为 （）A ，Uab为正B，Uab为正C，Uab为负D，Uab为负5下列说法中正确的是（）A带电粒子在匀强磁场中运动，只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B如果把改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C洛伦兹力方向一定与带电粒子速度方向垂直，磁

5、场方向一定与带电粒子运动方向垂直D带电粒子在只受到洛伦兹力作用下，运动的动能、速度均不变6如图所示，在正方体的四条沿x轴方向的棱上，分别固定四根通有等大电流I0的等长导线。正方体的中心点P处有不断沿y轴正方向喷射粒子的粒子源，关于粒子刚被喷出时所受到的洛伦兹力方向，下列说法中正确的是 （）A若粒子带正电，其所受的洛伦兹力方向沿z轴正方向B若粒子带正电，其所受的洛伦兹力方向沿x轴正方向C若粒子带负电，其所受的洛伦兹力方向沿x轴正方向D若粒子带负电，其所受的洛伦兹力方向沿z轴负方向二、解答题7法国拥有目前世界上最先进的高危病毒实验室让梅里厄P4实验室，该P4实验室中进行的实验全程都在高度无接触物理

6、防护性条件下操作，一方面防止实验人员和其他物品携带上病毒，同时也防止病毒释放到环境中。为了无损测量生物实验废弃液体的流量，常用到一种电磁流量计，如图甲所示。其原理可以简化为如图乙所示模型:液体内含有大量正、负离子，从容器右侧流入，左侧流出，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，流量Q在数值上等于单位时间内通过容器横截面的液体的体积。（1）该电磁流量计能用于测量不带电液体的流速吗?（2）液体中离子受到的洛伦兹力方向如何?（3）当废液稳定流动后，你能计算出M、N两端的电压U吗?废液的流量Q是多少?（用图乙中的字母表示）8如图所示，表面光滑的绝缘平板水平放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于

7、竖直面向里。平板上有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，初始时刻带电粒子静止在绝缘平板上，与绝缘平板左侧边缘的距离为d。在机械外力作用下，绝缘平板以速度v竖直向上做匀速直线运动，一段时间后带电粒子从绝缘平板的左侧飞出。不计带电粒子的重力。（1）指出带电粒子的电性，并说明理由；（2）求带电粒子对绝缘平板的最大压力。9如图，导体棒CD在均匀磁场中运动。(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷。(2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？(3)导体棒哪端的电势比较高？10对于

8、不同类型的物体和运动情况，测量速率的方法往往是不同的，当然测量速度的方法也受到历史的局限性和实验室提供的仪器的限制。（1）历史上，由于测量条件的限制，伽利略无法用直接测量运动速度的方法来寻找自由落体的运动规律。因此他设想用斜面来“冲淡”重力，“放慢”运动，而且把速度的测量转化为对路程和时间的测量，并把自由落体运动看成为沿倾角为90的斜面下滑运动的外推。假设一个时间单位为T，一个长度单位d，实验中记录了小球沿光滑斜面在不同时间内相对于起始点的距离，如下表所示，则分析表中数据可知，小球在t=3T时刻的瞬时速度等于多少？（用已知量T、d表示即可）时间0T2T3T4T5T6T距离0d4d9d16d25

9、d36d（2）带电粒子的速度可以利用速度选择器进行测量。如下图所示，真空环境中平行放置的金属板间距为d，两板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，带电粒子以某一速度两金属板的左侧中间沿平行于金属板面的方向射入两板间，当板间电压为U时，带电粒子恰好沿直线（图中虚线）穿越两板，不计带电粒子的重力，求它的速度大小？（3）由于中子不带电，因此中子的速度无法直接使用速度选择器进行测量，可以采用碰撞的方法进行间接测量。低速中子与静止的原子核发生相互作用，有一定概率会与原子核发生弹性正碰。假设一群低速中子的质量为，速度大小相同，原子核质量为M，这群中子中的一个中子与静止的原子核发生弹性正碰后，利用电偏转或磁偏转的方法测得原子核被碰后的速度大小为，求这群中子的速度大小？试卷第7页，共7页学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司参考答案：1D2C3C4C5B6C7（1）不能；（2）正离子受到的洛伦兹力向下，负离子受到的洛伦兹力向上；（3）Bvd，8（1）带电粒子带正电，因为它从平板左侧飞出，所以它受到的仑兹力方向水平向左，由左手定则可判断它带正电；（2）9(1)；(2)不会。因为C、D两端聚集的电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动；(3)C10（1）；（2）；（3）8 / 8