1.2 运动电荷在磁场中受到的力 导学案（无答案）

运动电荷在磁场中受到的力
【学习目标】
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.了解电子束磁偏转的原理以及在电视显像管中的应用．
【学习重难点】
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.
【温故习新·导引自学】
一、洛伦兹力的方向和大小
1．洛伦兹力： 在磁场中受到的力． 在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的 表现．
2．洛伦兹力的方向判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个 ；让磁感线从掌心进入，并使四指指向 的方向，这时 就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向 ．
3．洛伦兹力的的大小：电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向 ，那么粒子所受的洛伦兹力为F＝ .在一般情况下，当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时，电荷所受的洛伦兹力为F＝ .
二、电视显像管的工作原理
电视显像管应用了 的道理．
在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动，这在电视技术中叫做 ．
【交流质疑·精讲点拨】
【合作探究一】洛伦兹力的方向
【问题情境】如图所示，我们用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用，不同方向的磁场对电子束径迹有不同影响．那么电荷偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关系满足怎样的规律？
【例1】（多）下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断正确的是(　　)
A．洛伦兹力方向竖直向上 B．洛伦兹力方向垂直纸面向里
C．粒子带负电 D．洛伦兹力方向垂直纸面向外
【合作探究二】洛伦兹力的大小
【问题情境】如图所示，磁场的磁感应强度为B.设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q且定向运动的速度都是v ，
(1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力多大？
(2)长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力．则每个自由电荷所受洛伦兹力多大？
【例2】　如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．
【合作探究三】电视显像管的工作原理
【问题情境】如图为电视显像管的工作原理图，从图中(俯视图)可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点．为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场．
(1)如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
(2)如果要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？
(3)如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
【合作探究四】带电物体在匀强磁场中的运动问题
【例3】一个质量为m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g取10 m/s2)．求：(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？(3)该斜面长度至少多长？
【当堂反馈 拓展迁移】
1．(对洛伦兹力方向的判定)如图所示，带负电的粒子在匀强磁场中运动．关于带电粒子所受洛伦兹力的方向，下列各图中判断正确的是 (　　)
2．(对洛伦兹力公式的理解)一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感线方向运动，现将该磁场的磁感应强度增大一倍，则带电粒子受到的洛伦兹力 (　　)
A．增大两倍 B．增大一倍
C．减小一半 D．依然为零
3．(带电物体在匀强磁场中的运动)光滑绝缘杆与水平面保持θ角，磁感应强度为B的匀强磁场充满整个空间，一个带正电q、质量为m、可以自由滑动的小环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为多少．
第三章第5节课后作业
1．（多）在以下几幅图中，对洛伦兹力的方向判断正确的是 (　　)
2．（多）一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束，则下列判断正确的是 (　　)
A．1带正电 B．1带负电
C．2不带电 D．3带负电
3． 在学校操场的上空停着一个热气球，从它底部脱落一个塑料小部件，下落过程中由于和空气摩擦而带负电，如果没有风,那么它的着地点会落在热气球正下方地面位置的(　　)
A．偏东 B．偏西 C．偏南 D．偏北
4．显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是 (　　)
5．（多）一个运动电荷在某个空间里没有受到洛伦兹力的作用，那么 (　　)
A．这个空间一定没有磁场 B．这个空间可能有方向与电荷运动方向平行的磁场
C．这个空间不一定没有磁场 D．这个空间可能有方向与电荷运动方向垂直的磁场
6． 如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动(　　)
A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动
B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动
C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动
D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动
7． 关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是 (　　)
A．带电粒子沿电场线方向射入，则电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加
B．带电粒子垂直于电场线方向射入，则电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变
C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加
D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变
8． 有一个带正电荷的离子，沿垂直于电场的方向射入带电平行板的匀强电场，离子飞出电场后的动能为Ek.当在带电平行板间再加入一个垂直纸面向里的如图所示的匀强磁场后，离子飞出电场后的动能为Ek′，磁场力做功为W，则下列判断正确的是(　　)
A．EkEk′，W＝0
C．Ek＝Ek′，W＝0 D．Ek>Ek′，W>0
9． 带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是 (　　)
A．油滴必带正电荷，电荷量为 B．油滴必带正电荷，比荷＝
C．油滴必带负电荷，电荷量为 D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝
10．如图所示，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直．一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆轨道的最高点M下滑到最右端，则下列说法中正确的是 (　　)
A．滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大
B．滑块从M点到最低点的加速度比磁场不存在时小
C．滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小
D．滑块从M点到最低点所用时间与磁场不存在时相等
11．（多）如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，设小球的电荷量不变，小球由静止下滑的过程中 (　　)
A．小球加速度一直增大 B．小球速度一直增大，直到最后匀速
C．棒对小球的弹力一直减小 D．小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变
12．如图所示，质量为m的带正电小球能沿着竖直的绝缘墙竖直下滑，磁感应强度为B的匀强磁场方向水平，并与小球运动方向垂直．若小球电荷量为q，球与墙间的动摩擦因数为μ.则小球下滑的最大速度为多少，最大加速度为大．
13．质量为m、带电荷量为＋q的小球，用一长为l的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，用绝缘的方法使小球位于使悬线呈水平的位置A，然后静止释放，小球运动的平面与B的方向垂直，求小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力FT1和FT2.
14．如图所示，质量为m＝1 kg、电荷量为q＝5×10－2 C的带正电的小滑块，从半径为R＝0.4 m的光滑绝缘1/4圆弧轨道上由静止自A端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E＝100 V/m，方向水平向右，B＝1 T，方向垂直纸面向里，g＝10 m/s2.
求：(1)滑块到达C点时的速度；
(2)在C点时滑块所受洛伦兹力．