高中物理 第三章 磁场 3.5 磁场对运动电荷的作用力知识导航学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP免费

5磁场对运动电荷的作用力课标解读1.通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛伦兹力.2.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小.3.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用.课前思考1.“借助阴极射线管，我们可以看到每个电子的运动轨迹”的说法正确吗？为什么？答案:不正确.我们是不能直接看到电子的，只能看到大量电子打到荧光物质上所发出的荧光，也就是靠电子束掠射到荧光板上，显示电子束的运动轨迹.2.目前，家家户户都有了电视机，为什么禁止将磁铁靠近正在播放节目的电视机？答案:磁铁的磁场会影响电子的运动，从而会影响播放效果.自主研学1.运动电荷在磁场中所受的力称为__________.通电导线在磁场中所受的__________，实际是洛伦兹力的__________.由此我们可以推断运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向可以根据__________判定.2.在匀强磁场中，当运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷所受洛伦兹力F的大小取决于三个因素：__________、__________和__________.三点剖析1.洛伦兹力的方向：由左手定则判断，四指指向正电荷运动的方向，拇指指向为受力方向.若电荷为负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向或按正电荷判断，洛伦兹力的方向与拇指所指的方向相反.2.洛伦兹力的大小：若速度方向与磁场垂直,则洛伦兹力F=Bqv.若速度方向与磁场方向有夹角θ，则可分解速度：一与磁场平行，不受力，一与磁场垂直.则洛伦兹力F=Bqv⊥=Bqv·sinθ.精题精解例1一初速度为零的质子（质量m=1.67×10-27kg、电荷量q=1.6×10-19C)，经过电压为1880V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10-4T的匀强磁场中，质子所受洛伦兹力为多大？思路解析在加速电场中，由动能定理Uq=21mv2得质子获得的速度：v=mUq2=6.0×105m/s质子受到的洛伦兹力：F=Bqv=4.8×10-17N.答案:4.8×10-17N黑色陷阱由此题的计算可知,质子的重力与受到的地磁场的力相比小得多，故重力不用考虑.图3-5-1例2如图3-5-1所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁感线垂直且水平放置的1长为L的摆线，拉一质量为m、带电荷量为+q的摆球.试求摆球通过最低位置时绳上的拉力F.思路解析欲求摆球通过最低位置时绳上的拉力F，需建立最低位置时小球的牛顿第二定律方程，再由能量观点求出最低位置时的速度即可.不过由于洛伦兹力方向与速度方向相关，本题应讨论向左、向右过最低位置的两种情况，不注意分析，往往容易漏解.以摆球为研究对象.摆球在运动过程中受重力mg、弹力T及洛伦兹力f三力作用，其中弹力T、洛伦兹力f都随小球速度的改变而改变，但这两种力始终与摆球运动方向垂直，不做功，只有重力做功.根据机械能守恒：mgL=21mvm2摆球向左经最低位置时由牛顿第二定律：T-mg-f=mvm2/L且f=Bqvm，联立以上各式：T=3mg+BqgL2当向右摆动，到最低点的速度向右时，f的方向则向上.由牛顿第二定律：T+f-mg=mv2/L联立解得：T=3mg-BqgL2.黑色陷阱通过本解需注意：①洛伦兹力的方向与速度方向有关.②洛伦兹力对电荷永不做功.例3关于安培力和洛伦兹力，下面的说法正确的是（）A.安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力B.安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力C.这两种力都是效果力，其实并不存在，原因是不遵守牛顿第三定律D.安培力对通电导体能做功，洛伦兹力对运动电荷不能做功思路解析电流是电荷的定向移动，安培力是磁场对导体内定向移动电荷所施加的洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，所以不能对运动电荷做功；而安培力作用在导体上，可以让导体产生位移，因此能对导体做功.这两种力是同一性质的力，同样遵守牛顿第三定律，反作用力作用在形成磁场的物体上.选项BD正确.答案:BD绿色通道安培力和洛伦兹力的关系就是宏观和微观的关系，从安培力出发可以推导洛伦兹力.2