运动电荷在磁场中受到的力导学案

第五节 运动电荷在磁场中的受力

教学目标

（一）知识与技能

1、知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向。 2、知道洛伦兹力大小的推导过程。

3、会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。 （二）过程与方法

1、通过对安培力微观本质的猜测，培养学生的联想和猜测能力； 2、通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力； 3、通过演示实验，培养学生的观察能力。 （三）情感、态度与价值观

培养学生的科学思维和研究方法，引导学生观察、分析、推理能力。 教学重难点

1、洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算。 2、洛伦兹力计算公式的推导过程。 自学导航 想一想：

1、安培力的方向：

左手定则：伸出左手，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__________从手心进入，并使四指指向________的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受________的方向． 2、安培力的大小：

(1)当 B 与 I 垂直时，安培力的大小 F安＝________. (2)当 B 与 I 平行时，安培力的大小F安＝________. 填一填：

1、洛伦兹力的定义： 。 2、洛伦兹力的方向的判断方法：

伸开 ，使拇指与其余四个手指 ，都与 在同一平面内；让 从掌心进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是运动的 在磁场中所受洛伦兹力的方向。 问题探究

洛伦兹力公式推导：

1

设一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷荷量为q，自由电荷定向移动速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求

（1） 图中柱体的体积 （2） 通电导线中的电荷量Q （3） 通电导线中电流I （4）通电导线所受的安培力F安 （5）这段导线内的自由电荷数N （6）每个电荷所受的洛伦兹力F洛 典例精析

【例1】、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，一定受到洛伦兹力作用 B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．洛伦兹力可以能改变带电粒子的动能 D．洛伦兹力对带电粒子不做功

解析：如果电荷的运动方向和磁场方向平行，则不受洛伦兹力，不一定是磁场感应强度为零，则A,B均错误；洛仑兹力和带电粒子的运动方向垂直，只改变其运动方向不改变其速度，故对带电粒子不做功。

【例2】、试判断带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力的方向：

解析：根据左手定则判断，磁场穿过手掌心，四指指向等效电流方向（正电荷运动方向或者负电荷运动反方向），则大拇指指向即洛仑兹力方向。

【例3】如图所示，匀强磁场方向水平向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。则( )

B+

v2

EA．若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动 B．若电子从右向左飞入，电子将向上偏转 C．若电子从右向左飞入，电子将向下偏转 D．若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动

解析：恰能沿直线从右向左水平飞越此区域，说明其受合力和运动方向共线或者受合力为零，本题Eq=qvB,若改为电子从右向左飞入，电场力逆电场线竖直向上，洛仑兹力由左手定则知也竖直向上，电子向上偏转。若电子从左向右飞入，洛仑兹力竖直向下和电场力平衡，故电子也沿直线运动。

课堂训练

1、一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则( ) A. 此空间一定不存在磁场

B. 此空间可能有磁场，方向与电子速度平行 C. 此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直

D. 此空间可能有正交的磁场和电场，他们的方向均与电子速度垂直

2、如图中表示磁场Ｂ、正电荷运动方向ｖ和磁场对电荷作用力F的相互关系图，这四个图中画得正确的是（其中Ｂ、F、ｖ两两垂直）( )

3、电子的速率v=3×10 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？

4、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（ ） A.竖直向下沿直线射向地面 C.相对于预定点稍向西偏转

6

B.相对于预定地面向东偏转 D.相对于预定点稍向北偏转

3

5、一电荷q在匀强磁场中运动，下列说法正确的是（ ） A.只要速度的大小相同，所受的洛伦兹力就相同

B.如果速度不变，把电荷q改为-q，洛伦兹力的方向将反向，但大小不变 C.洛伦兹力的方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D.粒子在洛伦兹力作用下运动时，动能不变

6、如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，则（ ）

A.板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点 B.板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点 C.板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点 D.板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点

7、带电粒子（不计重力）可能所处的状态是（ ）

A．在磁场中处于静止状态 B．在磁场中做匀速圆周运动 C．在匀强磁场中做抛体运动 D．则在匀强电场中做匀速直线运动 自主小结

1、洛伦兹力的大小

（1）当v⊥B时，F洛 = 。 （2）当v∥B时，F洛 = 。 2、带电粒子所受洛伦兹力方向与方向速度、磁场方向是否垂直：

速度方向与磁场方向 垂直，但洛伦兹力方向总是与磁场、速度方向 垂直。 3、洛仑兹力和电场力的比较：

作用对象 大小 方向 做功

电场力 洛仑兹力 4