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2019-2020年高中物理第3章运动电荷在磁场中受到的力导学案新人教版选修3-1【学习目标】
1、会用左手定则判断洛伦兹力
2、会利用F=qVb进行相关分析计算【重点难点】用左手定则判断方向;用洛仑兹力公式计算分析【学习内容】课前自学
一、洛伦兹力1.定义______________在磁场中所受的力.2.与安培力的关系通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的______________,而洛伦兹力是安培力的微观本质.
二、洛伦兹力的方向和大小1.洛伦兹力的方向1左手定则伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内.让______________从掌心进入,并使四指指向________________,这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受______________的方向.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向______.2特点洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都______________,洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向,不改变速度大小,对电荷不做功.2.洛伦兹力的大小1一般公式F=qvBsinθ,其中θ为________方向与________方向的夹角.2当________时,F=qvB.3当________时,F=
0.
三、电视显像管的工作原理1.电视显像管应用了电子束________的原理.2.扫描电子束打在荧光屏上的位置在______________的控制下一行一行的不断移动.3.偏转线圈产生使电子束偏转的____________.核心知识探究
一、洛伦兹力的方向和大小[问题情境]太阳发射出的带电粒子以300~1000km/s的速度扫过太阳系,形成“太阳风”如图1所示.这种巨大的辐射经过地球时,为什么不能直射地球?为什么会在地球两极形成绚丽多彩如同梦幻般的极光?1.通过课本中的演示实验,我们得出什么结论? 2.用左手定则判断洛伦兹力方向和用左手定则判断安培力方向时,左手的用法相同吗? 3.洛伦兹力的大小如何确定? 4.洛伦兹力和安培力的关系是怎样的? [要点提炼]1.____________电荷在磁场中所受的作用力称为洛伦兹力.2.洛伦兹力的方向可用____________定则来判断伸开________手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向________运动的方向,这时拇指所指的方向就是运动的________电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向.3.洛伦兹力的计算公式为F=Bqvsinθ,式中θ指________方向与________方向的夹角.4.由左手定则可知,洛伦兹力的方向始终与运动电荷的速度方向________,所以洛伦兹力对带电粒子不做功.
二、电视机显像管的工作原理[问题情境]目前,电视机已走进了家家户户,给人们的生活带来了巨大的变化.足不出户便可欣赏到千里之外的奥运赛事的精彩直播!电视机正在播放节目时,禁止将磁铁靠近荧光屏!你知道这是为什么吗?1.电视机显像管的主要构造是什么? 2.显像管的工作原理是什么? 3.电子束怎样实现“扫描”图像?解题方法探究例1 图2中各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三者中的两个,试标出另一个的方向.图2变式训练1 如图3所示,将水平导线置于真空中,并通以恒定电流I.导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同,则质子的运动情况可能是 A.沿路径a运动B.沿路径b运动C.沿路径c运动D.沿路径d运动变式训练2 下列关于带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动的说法,正确的是 A.只要速度的大小相同,所受洛伦兹力的大小就相同B.如果把+q改为-q,且速度反向而大小不变,则洛伦兹力的大小、方向都不变C.洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直,磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直D.当粒子只受洛伦兹力作用时,动能不变例2 如图4所示,摆球带负电荷的单摆,在一匀强磁场中摆动.匀强磁场的方向垂直于纸面向里.摆球在A、B间摆动过程中,由A摆到最低点C时,摆线拉力大小为F1,摆球加速度大小为a1;由B摆到最低点C时,摆线拉力大小为F2,摆球加速度大小为a2,则 A.F1>F2,a1=a2B.F1<F2,a1=a2C.F1>F2,a1>a2D.F1<F2,a1<a2 例3 如图5所示,套在很长的绝缘直棒上的小球其质量为m,带电荷量是+q,小球可在棒上滑动.将此棒竖直放在互相垂直、方向如图所示的匀强电场和匀强磁场中,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B.小球与棒的动摩擦因数为μ,求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度.\变式训练3 质量为
0.1g的小物块,带有5×10-4C的电荷量,放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上,整个斜面置于
0.5T的匀强磁场中,磁场方向如图6所示.物块由静止开始下滑,滑到某一位置时,物块开始离开斜面设斜面足够长,取g=10m/s2,问1物块带何种电荷?2物块离开斜面时的速度为多少?【课堂小结与反思】【课后作业与练习】1.关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系,下列说法正确的是 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vC.B必定垂直于F,但F不一定垂直于vD.v必定垂直于F、B,但F不一定垂直于B2.下列说法正确的是 A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方,一定受到洛伦兹力的作用B.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,则该处的磁感应强度一定为零C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的速度D.洛伦兹力对带电粒子不做功3.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7所示,则 图7A.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4.一初速度为零的质子,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,则质子受到的洛伦兹力多大?质子质量m=
1.67×10-27kg,g=10m/s2。