§3.5磁场对运动电荷的作用力.doc

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§3.5磁场对运动电荷的作用力
一、教学目标：
1、知道什么是洛伦兹力。
2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
3、知道洛伦兹力大小的推理过程。
4、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。
5、理解洛伦兹力对电荷不做功。
二、重点与难点
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。
三、教学过程
（一）引入新课
磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，这个力可能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。
（二）进行新课
运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力，安培力是洛伦兹力的宏观表现。
1、洛伦兹力的方向和大小
左手定则：四指指向与形成的电流方向一致，即与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。
判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
－q

B、v、F三者方向间的相互关系：F总垂直于B与v所在的平面。B与v可以垂直，可以不垂直
洛伦兹力大小
导线中的电流强度I=nqSv
导线受安培力为F安=BIL=BnqSvL
导线中的电荷的总个数为N=nSL

每个电荷受力为

F洛=qVB(V⊥B）F洛=0(V∥B）

当V与B成一角度θ时F洛=qVBsinθ

【典型例题】
例1、一个长螺线管中通有恒定直流电，把一个带电粒子（不计粒子重力）沿着管轴线射入管中，粒子在管中做什么运动？

图3-5-2
例2、如图所示，一阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹向弯曲，则（）
A．导线中的电流从A到B
B．导线中的电流从B到A
C．若要使电子束的径迹向上弯曲，可以改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
图3-5-3
例3、如图所示，质量为m，带电量为q的小球，在倾角为的光滑斜面上由静止开始下滑，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，问：（1）小球带电性质如何？（2）此时小球下滑的速度和位移分别是多大？

【针对训练】
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三者必定均相互垂直
（B）f必定垂直于B、v，但B不一定垂直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．如图3-5-4所示是磁场B、负电荷速度v和磁场对运动电荷作用力f三者方向的相互关系图，其中正确的是（B、f和v两两垂直）（）

3．电子射入只存在磁场的空间区域后（）
（A）动能不可能变化（B）动量一定变化
图3-5-5
（C）能作匀速直线运动（D）一定作匀变速直线运动
4．如图所示，绝缘劈两斜面光滑且足够长，它们的倾角分别为α、β（α<β），处在垂直纸面向里的匀强磁场中，将质量相等、带等量异种电荷的小球A和B，同时从两斜面的顶端静止释放，不考虑两电荷之间的库仑力，则（）
（A）在斜面上两球作匀加速运动，且aA<aB
（B）在斜面上两都作变加速运动
（C）两球沿斜面运动的最大位移sA<sB
（D）两球沿斜面运动的时间tA>tB
图3-5-8
5．在图3-5-8中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，已知从左方水平射入的电子，穿过这个区域时未发生偏转，设重力可以忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是（）
（A）E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同
（B）E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反
（C）E竖直向上，B垂直纸面向外
（D）竖直向上，B垂直纸面向里
6．电子以4×106m／s的速率垂直射入磁感应强度0．5T的匀强磁场中，受到的磁场力为_____N．如电子射入磁场时速度v与B的方向间夹角是180°，则电子受的磁场力为_______N．
图3-5-6

7．如图3-5-6所示，虚线框内空间中同时存在着匀强电场和匀强磁场，匀强电场的电场线竖直向上，电场强度E=6×104伏/米，匀强磁场的磁感线未在图中画出．一带正电的粒子按图示方向垂直进入虚线框空间中，速度v=2×105米/秒．如要求带电粒子在虚线框空间做匀速运动，磁场中磁感线的方向如何？磁感应强度大小多大？(带电粒子所受重力忽略不计)

图3-5-7
8．如图3-5-7所示，在竖直平面内有一个正交的匀强电场和匀强磁场磁感应强度为1T，电场强度为N／C．一个带正电的微粒，q＝2×10－6C，质量m=2×10-6kg，在这正交的电场和磁场内恰好做匀速直线运动，则带电粒子运动的速度大小多大？方向如何？