带电粒子在磁场中的运动

学生姓名 李冠霖 年级 高二 授课时间 2011年12月17日 教师姓名 邓立志 课时 2 教学内容 带电粒子在磁场中的运动 教学目标 ·掌握洛仑兹力的概念；·熟练解决带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题；·掌握带电粒子在复合场中的运动问题，学会该类问题的一般分析方法 重 点 ·带电粒子在磁场电场中的运动 难 点 ·带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动 作 业 附后 教 学 过 程 一、温故知新 ．★★★在倾角为θ的光滑斜面上，放置一通有电流I、长L、质量为m的导体棒，如图所示，试求： ⑴使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向。 ⑵使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场磁感应强度B的最小值和方向。 解析：⑴安培力与重力沿斜面的分力平衡时，棒静止且磁感应强度最小，由力的平衡条件得，①，解得②，由左手定则知，方向垂直斜面向下③； ⑵安培力与重力平衡由可满足要求，由力的平衡条件得④，解得⑤，由左手定则知，方向水平向左⑥； 二、考点梳理 ．知识点：磁场对运动电荷的作用———洛仑兹力 ⑴洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现，安培力是洛伦兹力的宏观表现。 ⑵洛伦兹力的大小 ①当电荷速度方向垂直于磁场的方向时，磁场对运动电荷的作用力，等于电荷量、速率、磁感应强度三者的乘积，即。 ②当电荷速度方向平行磁场方向时，洛伦兹力。 ③当电荷速度方向与磁场方向成θ角时，可以把速度分解为平行磁场方向和垂直磁场方向来处理，此时受洛伦兹力。 ⑶洛伦兹力的方向 左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线穿过手心，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向，对于负电荷，四指的指向与电荷的运动方向相反，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。 ⑷洛仑兹力的特点 ①洛伦兹力一定既垂直于电荷的速度方向，又垂直于磁感应强度方向，即垂直于速度方向和磁感应强度方向所构成的平面； ②洛仑兹力不做功； ③洛仑兹力只改变运动粒子的运动方向； ⑸洛伦兹力与安培力的关系 ①洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向称动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现； ②洛伦兹力一定不做功，它不改变运动电荷的速度大小；但安培力却可以做功。 ⑹洛伦兹力与电场力的比较 ①与带电粒子运动状态的关系 带电粒子在电场中所受到的电场力的大小和方向，与其运动状态无关。但洛伦兹力的大小和方向，则与带电粒子本身运动的速度紧密相关。 ②决定大小的有关因素 电荷在电场中所受到的电场力F=qE，与两个因素有关：本身电量的多少和电场的强弱。运动电荷在磁场中所受的磁场力，与四个因素有关；本身电量的多少、运动速度v的大小、速度v的方向与磁感应强度B方向间的关系、磁场的磁感应强度B。 ③方向的区别 电荷所受电场力的方向，一定与电场方向在同一条直线上(正电荷同向，负电荷反向)，但洛伦兹力的方向则与磁感应强度的方向垂直。 ④电场力移动电荷时，必然伴随着电场力做功，涉及到电势能与其它形式的能的转化；洛伦兹力移动电荷时，对电荷不做功。 三、理解训练 ．★★如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较 A．F减小，f=0 B．F减小，f≠0 C．F增大，f=0 D．F增大，f≠0 答案：C 解析：用左手定则判别：通电导线固定，则磁铁受垂直向下的力。所以N增大；磁铁并不发生水平移动，f=0。 ．★★如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导 ... ...