18-19第5章探究洛伦兹力

18-19第5章探究洛伦兹力

学习目标知识脉络

1.学会用实验探究洛

伦兹力方向，掌握用

左手定那么判断洛伦

兹力方向的方法．(重

点)

2．掌握洛伦兹力的公

式，学会计算洛伦兹

力的大小．(重点)

3．理解带电粒子在匀

强磁场中做圆周运动

的规律，掌握半径和

周期公式．(重点、难

点)

[知识梳理]

【一】洛伦兹力及其大小、方向

1．洛伦兹力

磁场对运动电荷的作用力．

2．左手定那么

伸直左手，让大拇指与四指垂直且在同一平面内，四指指向正电荷运动方向，让磁感线穿入手心，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向，如图5-5-1所示．对于负电荷，四指指向负电荷运动的相反方向．

图5-5-1

3．洛伦兹力的大小

(1)推导过程：长为L 的导体垂直磁场放置，通入电流为I ，受到的安培力F ＝BIL ，而I ＝nqS v ，导体中的电荷总数为N ＝nLS ，所以每个电荷受到的磁场力(即

洛伦兹力)为f ＝F N ＝q v B .

(2)公式：f ＝q v B .

(3)成立条件：速度方向与磁场方向垂直．

【二】带电粒子在磁场中的运动

1．带电粒子垂直进入磁场，只受洛伦兹力作用，带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力．

2．轨道半径：由于洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2r ，由此推得r ＝m v Bq .

3．运动周期：由T ＝2πr v 和r ＝m v Bq ，联立求得T ＝2πm Bq .

[基础自测]

1．思考判断(正确的打〝√〞，错误的打〝×〞．)

(1)只要将电荷放入磁场中，电荷就一定受洛伦兹力．(×)

(2)洛伦兹力的方向只与磁场方向和电荷运动方向有关．(×)

(3)判断电荷所受洛伦兹力的方向时，应同时考虑电荷的电性．(√)

(4)当带电粒子的速度方向与磁场方向相同时，粒子做匀加速运动．(×)

(5)带电粒子速度越大，在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径越大．(√)

(6)速度越大，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期越大．(×)

【提示】

(1)× 运动电荷的速度方向与磁场方向不平行时才会受洛伦兹力．

(2)× 洛伦兹力方向还跟电荷的正、负有关．

(4)× 方向相同，粒子不受洛伦兹力，故做匀速直线运动．

(6)× 周期公式为T ＝2πm qB ，周期大小与速度无关．

2．图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是( )

【导学号：69682272】A[A图中带电粒子受力方向向上，B图中带电粒子受力方向向外，C图中带电粒子受力方向向左，D图中带电粒子受力方向向外．故A正确．] 3．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，以下说法正确的选项是()

A、速率越大，周期越大

B、速率越小，周期越大

C、速度方向与磁场方向平行

D、速度方向与磁场方向垂直

D[由粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期公式T＝2πm

qB

可知，周期的大小

与速率无关，A、B错误，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，速度方向与磁场方向垂直，C错误，D正确．]

4．(多项选择)如图5-5-2所示，在两个不同的匀强磁场中，磁感强度关系为B1＝2B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时(在运动过程中粒子的速度始终与磁场垂直)，那么粒子的()

【导学号：69682273】

图5-5-2

A、速率将加倍

B、轨道半径将加倍

C、周期将加倍

D、做圆周运动的角速度将加倍

BC[粒子在磁场中只受到洛伦兹力，洛伦兹力不会对粒子做功，故速率不

变，A错；由半径公式r＝m v

Bq

，B1＝2B2，那么当粒子从B1磁场区域运动到B2

磁场区域时，轨道半径将加倍，B对；由周期公式T＝2πm

Bq

，磁感应强度减半，

周期将加倍，C对；角速度ω＝2π

T

，故做圆周运动的角速度减半，D错．]

[合作探究·攻重难]

(1)洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定的平面，F、B、v三者的方向关系是：F⊥B、F⊥v，但B与v不一定垂直．

(2)洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小．

2．洛伦兹力和安培力的关系

(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释．

(2)大小关系：F安＝Nf(N是导体中定向运动的电荷数)．

(3)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定那么进行判断．

(4)洛伦兹力永远不做功，但安培力可以做功．

3．洛伦兹力与电场力的比较

长方体金属块放在匀强磁场中，

有电流通过金属块，如图5-5-3所示，那么下面说法正确的选项是()

图5-5-3

A、金属块上下表面电势相等

B、金属块上表面电势高于下表面电势

C、金属块上表面电势低于下表面电势

D、无法比较两表面的电势高低

思路点拨：①金属导体中导电的是自由电子．

②负电荷受洛伦兹力的方向和正电荷相反．

C[由左手定那么知自由电子所受洛伦兹力方向向上，即自由电子向上偏，所以上表面电势比下表面电势低．C正确．]

判断洛伦兹力方向应注意的三点

(1)洛伦兹力必垂直于v、B方向决定的平面．

(2)v与B不一定垂直，当不垂直时，磁感线不再垂直穿过手心．

(3)当运动电荷带负电时，四指应指向其运动的反方向．

[针对训练]

1．(多项选择)如图是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动速度v和磁场对负电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个图中画得正确的选项是(B、v、F两两垂直)()

ABC[根据左手定那么，使磁感线垂直穿入手心，四指指向v的反方向，从大拇指所指方向可以判断，A、B、C图中所标洛伦兹力方向均正确，D图中所标洛伦兹力方向错误．]

2.带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示了粒子的径迹，这是云室的原理．如图5-5-4所示是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，图中oa、ob、oc、od是从o 点发出的四种粒子的径迹，以下说法中正确的选项是()

图5-5-4

A、四种粒子都带正电

B、四种粒子都带负电

C、打到a、b点的粒子带正电

D、打到c、d点的粒子带正电

D[由左手定那么知打到a、b点的粒子带负电，打到c、d点的粒子带正电，D正确．]

1

(1)知道磁场中两点速度方向，那么带电粒子在两点所受洛伦兹力作用线的交点即为圆心．如图5-5-5(a)所示．

(2)知道磁场中一点速度方向和另一点位置，那么该点所受洛伦兹力作用线与这两点连线的中垂线的交点即为圆心，如图5-5-5(b)所示．

(a)(b)

图5-5-5

2．求半径

画圆弧后，再画过入射点、出射点的半径并作出辅助三角形，最后由几何知识求出半径．

3．求运动时间

图5-5-6

(1)利用t＝θ

2πT求．即：先求周期T，再求圆心角θ.

(2)圆心角的确定

①带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向间的夹角φ叫偏向角．偏向角等于圆心角，即α＝φ，如图5-5-6所示．

②某段圆弧所对应的圆心角是这段圆弧弦切角的二倍，即α＝2θ.

如图5-5-7所示，一束电子(电量为e)以速度v0垂直射入磁感应强度为B，宽为d的匀强磁场中，电子穿出磁场

的速度方向与电子原来的入射方向的夹角为30°，(电子重力忽略不计)求：

图5-5-7

(1)电子的质量是多少？

(2)穿过磁场的时间是多少？

思路点拨：①确定了电子的圆心、半径就可以计算电子质量．

②确定了电子在磁场中运动的偏转角度就可以计算时间．

【解析】 (1)电子垂直射入匀强磁场中，只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，圆心为初速度v 0与离开磁场时速度垂线的交点，如下图．由几何知识得轨

迹的半径为r ＝d sin 30°＝2d

由牛顿第二定律得：

Bq v ＝m v 2r

解得：

m ＝2dBe v 0

. (2)由几何知识得，轨迹的圆心角为α＝π6

所以t ＝α2πT ＝αm qB ＝πd 3v 0

. 【答案】 (1)2dBe v 0 (2)πd 3v 0

带电粒子在磁场中运动解题步骤三步走

(1)画轨迹：即确定圆心，画出运动轨迹．

(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度的联系，偏转角度与圆心角、运动时间的联系，在磁场中的运动时间与周期的联系．

(3)用规律：即牛顿运动定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式．

[针对训练]

3. (多项选择)质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，带电粒子仅受洛伦兹力的作用，运行的半圆轨迹如图5-5-8中虚线所示，以下表述正确的选项是()

【导学号：69682274】

图5-5-8

A、M带负电，N带正电

B、M的速率小于N的速率

C、洛伦兹力对M、N不做功

D、M的运行时间大于N的运行时间

AC[由左手定那么可知，M带负电，N带正电，选项A正确；由r＝m v qB 可

知，M的速率大于N的速率，选项B错误；洛伦兹力对M、N不做功，选项C

正确；由T＝2πm

qB

可知M的运行时间等于N的运行时间，选项D错误．] 4．如图5-5-9所示，在x轴上方的空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.许多相同的离子，以相同的速率v，由O点沿纸面向各个方向(y>0)射入磁场区域．不计离子所受重力及离子间的相互影响．图中曲线表示离子运动的区域边界，其中边界与y轴交点为M，边界与x轴交点为N，且OM＝ON＝L.

图5-5-9

(1)求离子的比荷q m；

(2)某个离子在磁场中运动的时间为t＝5πL

6v，求其射出磁场的位置坐标和速

度方向．

【解析】(1)离子沿y轴正方向进入，那么离子从N点垂直射出，

所以轨道半径r＝L

2.

离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，有q v B＝m v2

r

，

所以q m ＝2v BL .

(2)带电粒子做匀速圆周运动，周期T ＝2πm qB ＝πL v .

设离子在磁场中运动轨迹对应圆心角为θ，

θ＝t T ×2π＝5π3＝300°.

其轨迹如图虚线所示．

出射位置x ＝－2r sin 2π－θ2＝－L sin π6＝－L 2.

速度方向与x 轴正方向成30°角．

【答案】 (1)2v BL (2)? ??

??－L 2，0 速度方向与x 轴正方向成30°角 [当 堂 达 标·固 双 基]

1．汤姆生通过对阴极射线的研究发现了电子．如图5-5-10所示，把电子射线管(阴极射线管)放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是

( )

图5-5-10

A 、向上

B 、向下

C 、向左

D 、向右

B [电子束由负极向正极运动，带负电，电子束运动范围内的磁场由N 极指向S 极，根据左手定那么可知，洛伦兹力方向向下．]

2.如图5-5-11所示，一速度为v 0的电子恰能沿直线飞出离子速度选择器，选择器中磁感应强度为B ，电场强度为E ，假设B 、E 、v 0同时增大为原来的两倍，那么电子将( )【导学号：69682275】

图5-5-11

A 、仍沿直线飞出选择器

B 、往上偏

C 、往下偏

D 、往纸外偏

C [电子开始沿直线运动，表示它受力平衡，即q v 0B ＝qE ，由此可知B 、E 、v 0均变为原来的两倍后，q 2v 0·2B >q ·2E ，电子的洛伦兹力大于电场力，它会偏离直线向下运动，C 对，A 、B 、

D 错．]

3. (多项选择)如图5-5-12所示，质量为m ，电荷量为＋q 的带电粒子，以不同的初速度两次从O 点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场，在洛伦兹力作用下分别从M 、N 两点射出磁场，测得OM ∶ON ＝3∶4，那么以下说法中正确的选项是( )

图5-5-12

A 、两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为3∶4

B 、两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为3∶4

C 、两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为3∶4

D 、两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为4∶3

BC [设OM ＝2r 1，ON ＝2r 2，故r 1r 2＝OM ON ＝34，路程长度之比s M s N ＝πr 1πr 2

＝34，B 正确；由r ＝m v qB 知v 1v 2＝r 1r 2，故f M f N ＝q v 1B q v 2B ＝34，C 正确，D 错误；由于T ＝2πm Bq ，那么t M t N

＝12T M 12T N

＝1，A 错．] 4.如图5-5-13所示，以ab 为分界面的两个匀强磁场，方向均垂直纸面向里，其磁感应强度B 1＝2B 2.现有一质量为m 、电荷量为＋q 的粒子从O 点沿图示方向以速度v 开始运动，求经过多长时间粒子重新回到O 点，并画出粒子的运动轨迹.

【导学号：69682276】

图5-5-13

【解析】 粒子重新回到O 点的运动轨迹如下图，

那么其运动轨迹为在B 1中可组成一个整圆，在B 2中是个半圆．所以t ＝2πm qB 1

＋πm qB 2＝2πm qB 2

.

2πm

【答案】

qB2运动轨迹如解析图所示

DIS演示及分组实验明细表

附件二：演示实验及分组实验数量明细表 初中物理 学生分组实验 八年级上 测不规则形状物体的体积 探究光的反射定律 探究光的折射规律 探究凸透镜成像规律 温度计和体温计的使用 探究水的沸腾 天平的使用 探究物质质量与体积的关系 测量物质的密度 八年级下 弹簧测力计的使用 探究杠杆的平衡条件 探究使用滑轮组时拉力与物重的关系 探究液体内部压强的特点 探究阿基米德原理 九年级上 探究串、并联电路电流的规律 探究串并联电路电压的规律 探究怎样用滑动变阻器改变小灯泡的电流 探究欧姆定律 用伏安法测量小灯泡的电阻 测算滑轮组的机械效率 研究物质的比热容 探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关 九年级下 组装电动机 探究小灯泡的功率跟哪些因素有关 用伏安法测量小灯泡的电功率

教师演示实验 八年级上 真空不能传声 弦乐器的音调与哪些因素有关 光的直线传播 球面镜成像 光的色散现象 演示汽化和液化现象 演示升华和凝华现象 演示物质的磁性 比较物质的导电性 半导体的导电性 八年级下 探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关 探究牛顿第一运动定律 惯性实验 探究二力平衡条件 演示连通器原理 探究压力的作用效果跟什么因素有关 用钩码和注射器测量大气压 探究沸点与气压的关系 探究浮力大小与哪些因素有关 九年级上 摩擦起电 用验电器检验物体是否带电 探究决定导体电阻大小的因素 探究动能的大小与什么因素有关 动能与势能的相互转化（滚摆、单摆实验） 演示热机的原理 演示磁体的磁场分布 演示奥斯特实验 演示通电螺线管周围的磁场分布 电磁继电器的使用 九年级下 探究磁场对电流的作用 探究电磁感应现象 试电笔的使用

探究洛伦兹力的表达式

探究洛伦兹力的表达式 开发区一中胡志凌 新课改最推崇的二字便是“探究”，在教材中也有着很多体现，“探究求合力的方法”“探究加速度与力和质量的关系”……当然由于或限于学生的理解能力、或限于高中学校的实验条件、或限于编写者的顾虑等原因，教材也没有拘泥于一味的要求探究，而是采用了陈述和探究相结合的方式。全国各地的高中教师在自己对相关物理知识的理解基础之上，结合教材演绎出了各具特色的不同知识点的探究方案，所以我也凑凑热闹，谈谈我对探究洛伦兹力的表达式的一点思考。 教材本节的题目是《磁场对运动电荷的作用力》，教材中的处理方法是：用生活实例引入新课，演示阴极射线在磁场中的偏转实验观察结果，比照安培力分析总结洛伦兹力的左手定则，利用电流的微观解释结合安培力的知识推导洛伦兹力的表达式，最后研究显像管的工作原理。基本思路吻合教材经常使用的“提出问题----解决问题----实际应用”的思维方式，文字简明扼要，给教师留下了足够自由发挥的空间。本着锻炼学生思维的目的，我在这儿采用了和教材不一样的处理方法。 【教学过程】 一、引课设计 课前小测：如图所示，当一个带正电的粒子沿虚线水平向右飞过时，不考虑地磁场带来的影响，小磁针会如何运动？为什么？ 学生很容易答出小磁针的北极会转向纸外，原因是带电粒子的定向移动形成等效电流，从而产生磁场使得小磁针在磁场作用下转动。 顺接学生回答的余韵提出质疑1：既然运动电荷对磁体（磁场）有力的作用，那么磁场对运动电荷有没有力的作用呢？ 二、设计并动手实验，观察现象 提出本节课的目标：本节课我们来研究这个力，需要设计实验来验证这个力是否存在，它的大小和方向如何确定，在日常生活中的应用。 探究活动1：首先我们需要设计一个实验来验证这个力是否存在，请同学们分小组讨论设计自己的实验方案。设计的时候要注意：本实验中使用到的实验仪器大家可能没有见过，同学们可以想出你想要达到的功能，然后向全班同学和老师寻求帮助看有没有相应的仪器。 学生通过讨论很容易发现困难所在： 1、需要有能够产生运动电荷的仪器 2、需要想办法让我们看到运动电荷的轨迹 结果老师介绍了阴极射线管，学生很容易就设计了实验方案，并预测了实验可能看到的现象。 三、探究判断洛伦兹力的方向 实验结果表明运动电荷在磁场中受到力的作用，这个力叫做洛伦兹力。 质疑2：为什么运动电荷在磁场中会受到力的作用，和我们已经学过的知识有什么可以联系的地方？ 学生轻松回答出：运动电荷形成等效电流会受到安培力的作用，所以运动电荷受到磁场的作用力。 追问质疑3：究竟是因为电流受到安培力而使运动电荷受到洛伦兹力还是运动电荷受到到洛伦兹力而是电流受到安培力？这两个力在本质上有什么关系？ 安培力是洛伦兹力的宏观表现 探究活动2：洛伦兹力的方向如何判断？结合三个问题思考 1、洛伦兹力和安培力的关系 2、不同电荷的运动方向和电流方向的关系 3、安培力方向的判断方法。 由学生总结出正负电荷的左手定则，并用前面观察到的实验结果进行验证。

洛伦兹力的应用教案

洛伦兹力的应用 教学目标： 1.知识与技能 （1）理解运动电荷垂直进入匀强磁场时，电荷在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动。（2）能通过实验观察粒子的圆周运动的条件以及圆周半径受哪些因素的影响。推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径周期公式，并会应用它们分析实验结果，并用于解决实际问题。 2.过程与方法 多媒体和演示实验相结合 3.情感态度及价值观 培养科学的探究精神 教学重点：掌握运动电荷在磁场中圆周运动的半径和周期的计算公式以及运用公式分析各种实际问题。 教学难点：理解粒子在匀强磁场中的圆周运动周期大小与速度大小无关。 教具：洛伦兹力演示仪 复习导入： 提问学生带电粒子在磁场中的受力情况： （1）平行进入磁场中：F=0；粒子将做匀速直线运动。 （2）垂直进入磁场中：F=Bqv。 猜想：粒子将做什么运动？ 教学过程： 一、理论探究： 匀速圆周运动的特点：速度大小不变；速度方向不断发生变化；向心力 大小不变；向心力方向始终与速度方向垂直。 洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒子的速度大小，所以洛伦兹 力对带电粒子不做功且洛仑兹力大小不变。 洛伦兹力对电荷提供向心力，故只在洛伦兹力的作用下，电荷将作匀速 圆周运动。 二、实验演示： 用Flash演示正电荷和负电荷垂直进入匀强磁场中得运动。 介绍洛伦兹力演示仪： （1）加速电场：作用是改变电子束出射的速度 （2）励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心匀强磁 场。 实验过程：a、未加入磁场时，观察电子束的轨迹； b、加入磁场时，观察电子束的轨迹；

c 、改变线圈电流方向时，观察电子束的轨迹。 结论：带电粒子垂直进入匀强磁场时，做匀速圆周运动。 提问：若带电粒子是以某个角度进入磁场时，运动轨迹是什么呢？ 用Flash 演示带电粒子以某个角度进入磁场时的运动轨迹。 提问：为什么轨迹是螺旋形？ 小结：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的条件： （1）、匀强磁场 （2）、B ⊥V （3）、仅受洛伦兹力或除洛伦兹力外，其它力合力为零. 三、半径与周期 推导过程： 得： 提问： 磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径将 增大 。 粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径将 减小 。 .......（1） .. (2) 由（1）（2）可得： 提问：周期与速度、半径有什么关系？ 四、应用 例1、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v 和2v 沿垂直于磁 场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？ 例2、已知两板间距为d ，板间为垂直纸面向内的匀强磁场，带 电粒子以水平速度V 垂直进入磁场中，穿过磁场后偏转角 为30o 。求： （1） 圆心在哪里？ （2） 圆心角为多大？ （3） 轨道半径是多少？ （4） 穿透磁场的时间？ 五、作业：P123 1,2,3,4题 r mv Bqv 2=Bq mv r =v r T ?=π2Bq mv r =Bq m T π2=

洛伦兹力的教学设计

探究洛伦兹力的教学设计 宁陕中学：周华 ★教学目标 （1）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； （2）过程与方法： 1、通过对安培力产生原因的猜测，培养学生的联想和猜测能力； 2、通过演示实验，培养学生的观察能力。 3、通过类比的方法培养学生通过旧知识获得新知识的能力 4、通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力； （3）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，通过实验验证，使学生认识到洛伦兹力的存在。 ★教学重点 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。★教学难点 洛伦兹力大小推导过程 ★教学方法 实验观察法、讲述法、分析推理法 ★教学用具：

电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片 ★教学过程 （一）引入新课 教师：（复习提问）前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题： （1）如图，判定安培力的方向 学生上黑板做，解答如下： （2）电流是如何形成的？ 学生：电荷的定向移动形成电流。 教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？ 学生：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。 ［演示实验］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图3.5-1

教师：说明电子射线管的原理： 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。 学生：观察实验现象。 实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。 学生分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。 （二）进行新课 洛伦兹力的方向和大小 教师讲述：运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。 我们用左手定则判断安培力的方向，因此可以用安培定则判断洛伦兹力的方向。 左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场

2021届北京市门头沟区高三(下)一模物理试题

2021届北京市门头沟区高三（下）一模物理试题 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，一束白光通过三棱镜发生色散，a、b是其中的两束单色光，这两束光相比较（） A．在真空中，a光的速度大 B．在真空中，a光的波长大 C．水对b光的折射率小 D．光从水中射向空气，b光的临界角大 2．关于放射性元素的衰变，以下说法正确的是（） A．原子核发生α衰变所释放的射线中一定有高速运动的电子 B．原子核发生β衰变所释放的射线中一定有高速运动的氦原子核 C．238 92U衰变成222 86n R经过了2次α衰变和4次β衰变 D．238 92U衰变成222 86n R经过了4次α衰变和2次β衰变 3．如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用可见光照射锌板时，验电器指针不偏转。当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度（） A．若减小紫外线的强度，验电器的指针也会偏转 B．若改用红光长时间照射，验电器的指针也会偏转

D．这个现象说明了光具有波动性 4．一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内并与磁场方向垂直产生的交变电流i随时间t变化关系如图所示，则（） A．该交变电流频率是0.4Hz B．该交变电流有效值是0.8A C．t=0.1s时，穿过线圈平面的磁通量最小D．该交变电流瞬时值表达式是i sin5πt 5．一根绳子的右端固定在墙壁上，其左端的P点沿竖直方向振动产生一列横波。P点振动的周期为T，横波的波长为λ，当波刚刚传播到Q点时的波形如图所示，则（） A．P点起振方向向下 B．此刻P点向下运动 C．P、Q两点间距离等于3 D．波从P点传到Q点经历7T 6．下列说法正确的是（） A．气体温度升高时，每个气体分子动能都增加 B．气体体积变大时，其内能一定减小 C．若液体的温度升高，布朗运动更加剧烈 D．布朗运动是液体分子的无规则运动 7．据国家航天局消息，北京时间2020年12月12日，嫦娥五号轨道器和返回器组合体实施了第一次月地转移。如图所示，组合体自近月点由圆轨道变为椭圆轨道，开启了回家之旅。以下说法正确的是（）

安培力演示实验

1 实验器材与装置 取两块大小相同的立方体磁铁，磁铁选用铁氧体或铝铁硼磁性材料，长是宽的二倍(10cm×5cm)，N极向上(或向下)；取两条薄铜片P、Q，长约30cm，上下边平行且较光滑，高度比磁铁高度略高0.5cm左右。把两薄铜片用两铁片固定在一块磁铁的两侧，充当导轨，并在一铜片上贴有刻度尺，形成如图1所示的实验装置，在导轨上放置一根轻质圆形导体棒(可选用空心天线)，两薄铜片与电源通过导线构成电路，电源可选用蓄电池或干电池。 2 实验原理 将导体棒垂直放在导轨上，闭合开关，导体棒上通有电流，在磁场力(安培力)作用下运动，从指定起点A开始，导体棒在磁场中运动的距离为S0，在导轨上运动的距离为S。由于桌面水平，则f不变，且保持每次实验的导体棒从同一位置A出发，则S0就不变。由动能定理可得：F安S0-fS=0。由此可得：F安/S=f/S0=定值，即F安∝S。要研究F 安与I、L的关系，就只要研究S与I、L的关系。 3 实验方法 (1)在磁场中导体棒长度一定时，研究F安与I的关系 ①按图1装置，将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，电源选用2V蓄电池或二节干电池，闭合开关，导体棒运动的距离为S1(从刻度尺上读出)。②将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，电源选用4V蓄电池或四节干电池，闭合开关，导体棒运动的距离为S2。③比较S1、S2大小，得S2≈2S1，说明S∝I。④结论：F安∝I。

(2)在电流一定时，研究F安与L的关系 ①将两块磁铁并放在一起，N极与上述方向相同，导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，此时电流长度变成原来的两倍。保持电源选用2V蓄电池或二节干电池。闭合开关，导体棒运动距离为S3。②比较S1、S3大小，得S3≈2S1，说明S∝I。结论：F安∝I 。 (3)安培力的大小 由上述结论可得：F安∝I。 (4)判断安培力的方向 根据以上实验，分析电流方向，磁场方向，安培力方向，从三者方向关系，可总结出左手定则。

高中物理 5.5《探究洛伦兹力》教案 沪科版选修3-1

探究洛伦兹力 一、教法和学法设计的中心思想 探究性学习是新一轮课程改革中物理课程标准里提出的重要课程理念，其宗旨是改变学生的学习方式，突出学生的主体地位，物理教师不但应该接受这一理念，而且必须将这一理念体现到教学行为中去。对学生而言，学习也是一种经历，其中少不了学生自己的亲身体验，老师不能包办代替。物理教学要重视科学探究的过程，要从重视和设计学生体验学习入手，让学生置身于一定的情景，去经历、感受。 探究式教学是美国教育学家布鲁纳在借鉴了杜威的学习程序理论的基础上首先提出的，主要可分为两类：①引导发现式：创设情景——观察探究——推理证明——总结练习；②探究训练式：遇到问题——搜集资料和建立假说——用事实和逻辑论证——形成探究能力。经教学实践，形成以“引导——探究式” 为主要框架，比较适合国内的实用教学模式。他是以解决问题为中心，注重学生独立钻研，着眼于思维和创造性的培养，充分发挥学生的主动性，仿造科学家探求未知领域知识的途径，通过发现问题、提出问题、分析问题、创造性地解决问题等去掌握知识，培养创造力和创造精神。 二、教学目标 1、知识目标 1）、通过实验的探究，认识洛伦兹力；会判断洛伦兹力的方向。 2）、理解洛伦兹力公式的推导过程；会计算洛伦兹力的大小。 3）、理解带电粒子垂直进入磁场中做匀速圆周运动的规律。 2、能力目标 1）、通过科学的探究过程，培养学生实验探究能力、理论分析能力和运用数学解决物理问题的能力； 2）、了解宏观研究与微观研究相结合的科学方法。 3、情感、态度、价值观

让学生亲身感受物理的科学探究活动，学习探索物理世界的方法和策略，培养学生的思维。 三、教学设计过程 内容提纲内容设计及学生活动教法、学法 设计 第一步：引入新课 播放极光图片 课前浏览“神奇的极光”幻灯片。（收集了25张照片，）开发课程资 源，情感进 入课堂。 师：同学们刚才欣赏的是神奇极光的照片。你了解极光 吗？那位同学知道极光常发生在地球的什么地方吗？ 生：极光常出现在地球的南极和北极地区。 师：其实在我国黑龙江漠河地区也时常发生极光现 象。你想知道极光发生的根本原因吗？科学的研究发现， 极光与地磁场对来自太空的高速带电粒子的作用力有 关。看来，要解释极光现象，首先要研究磁场对带电粒 子的作用力。早在1892年，荷兰物理学家洛仑兹就研究 了磁场对运动电荷的作用力的问题。为了纪念洛仑兹对 物理学的贡献，物理学中把磁场对运动电荷作用力叫洛 伦兹力。 发现问题 “任务驱 动教学”进 入课题研 究。 第二步：新课教学“探究洛伦兹力” 探究一：洛伦兹力 （1）、从微观的角度分析猜想磁场对运动的电荷有洛伦兹力的作用。 引入课题：《探 究洛仑兹力》

格式示例1师生共同参与创新安培力演示实验装置过程的启示

格式示例1： 师生共同参与创新安培力演示实验装置过程的启示 在高中物理教学中，安培力的学习是广大师生非常感兴趣的内容，看不见摸不到的磁场可以对放入其中的电流产生力的作用，这一神奇的现象引起了同学们的关注，但是在探究安培力大小决定因素的演示实验中，遇到了很多问题，迫使我们必须要创新其演示实验；同时在这一过程中，我们也得到了一定感悟 :一、问题的提出 在教科版高中物理教材选修3——1第三章第2节磁场对通电导线的作用——安培力中，设计了一个演小实验，用以探安培力的大小决定因素，老师和同学们经过实际操作才发现，该演示实验存在诸多问题，导致实验以失败告终。刘耀名同学总结了大家在操作过程中发现的问题，主要包括以下2点 (1)教材中实验采用挂式弹簧测力计直接悬挂线圈于磁铁之上，欲直接通过弹簧测力计的读数得出安培力的大小，但是实过程中发现，读数太小，相对误差太大。 (2)有同学提出可以采用增大电流来提高安培力的大小，从而减小读数的相对误差。然而新的问题出现了，由于线圈并未固定，而仅仅只是悬挂，战线圈出现了通电受力而发生旋转的现象，基无法测量静态安培力的数值。 针对上述总结，刘耀名等3位同学认为解决问题的最好方法就是创新教学演示实验，于是成立了一个实验创新小组，由我担任指导

老师。 二、解决方案 1.实验原理 利用电子称的“复零”功能，直接测量线圈受到的安培力大小。 2器材准备 电子台称、匀强磁铁、铜导线制作的线圈 三、器材加工 (1)电子秤的确定 首先确定电子台秤。组内同学提供了很多台秤方案，包括厨房用的台秤、秤蔬菜用的大台秤、秤珠宝用的小台秤等，各有利弊，量程最大的市场用秤精度就低，精度高的如珠宝用秤量程就很小，基本上都无法放置磁铁于其上，综合权衡，决定选用厨房用秤，其精度和量程都还可以，外观小巧，可以使整个装置节约空间。 (2)匀强磁场的确定。 没有现成的匀强磁场，只有利用蹄形磁铁两极间的空间，但实验室中的蹄形磁铁都太小，而且不易固定，易滚动。艾辉同学积极在网上查询终于发现了一款演示实验器材上有符合要求的磁铁，迅速购人，如图1所示。

洛伦兹力演示仪的设计制作

洛伦兹力试验仪的设计制作 第33届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果竞赛项目

洛伦兹力演示仪的设计制作 【关键词】：通电线圈磁场电解液定向移动洛伦兹力右手定则左手定则液体旋转 摘要 在线圈中有电流通过的时候，线圈周围和线圈内部就会产生磁场，而透明有机玻璃浅盘中的电解液正好处在通电线圈内部的磁场中，磁场方向始与电解液中带电粒子定向移动的方向垂直，受到洛伦兹力的作用发生偏转，使电解液旋转，偏转方向由加在线圈中的电流方向和加在电解液上的电流方向决定。能否旋转、旋转的快慢由加在线圈两段的电压和加在电解液两端的电压决定，电压越大，旋转越快。 设计背景 关于磁场的知识，在现行高中课程标准3—1中磁场一章，是高中物理的重点，也是难点，在高考中，电磁部分占有相当大的比例。为了激发学生学习物理知识的积极性，提高学习兴趣，必须加强有关磁场的演示实和学生实验。目前，有关洛伦兹力的演示实验，大部分学校都采用的是传统的演示方式：感应圈产生的高压电加在阴极射线管两端，使阴极射线管放电，然后教师拿着条形磁铁或蹄形磁铁在阴极射线管周围移动，使阴极射线改变方向的试验方法。这种演示方法的弊端是感应圈笨重、实验安全性差。为此，本人设计了使处在磁场中的电解液定向移动受磁场力，使电解液旋转的方法，操作简单、携带轻便、实验现象明显，可以演示电流磁场方向——右手定则；带电粒子受力方向——左手定则、以及洛伦兹力的大小与磁场强弱、带电粒子运动速度之间的关系等。 项目创新点

1、用电流的磁场替代了磁铁的磁场，在电解液所在区域当中磁场方向基本保持一致、磁场强弱基本保持一致，带电粒子的受力方向更容易判定。 2、由于使用最高电压24v，可连续变化的电源适配器，磁场强弱、带电粒子运动速度调节方便、安全可靠，实验中不再小心翼翼、胆战心惊。减轻了重量，整个装置、两个电源适配器、以及电解液，质量不足2kg，携带方便， 3、电路连接设计中采用了香蕉头固定式插头和双位红黑连体接线柱的配套使用，电路连接、电流方向调整快捷方便，可以节省演示时间。 4、可以演示带电粒子受到的磁场力的方向与磁场方向、粒子运动方向之间的关系，洛伦兹力大小与磁场强弱、带电粒子速度大小的关系，演示效果明显。 工作原理 1、在线圈中有电流通过的时候，线圈周围和线圈内部就会产生磁场，而透明有机玻璃浅盘中的电解液正好处在通电线圈内部的磁场中，磁场方向要嘛向上，要嘛向下，只有这两种情况，磁场方向取决于电流方向和线圈的绕向，磁场强弱取决于电流强弱和线圈的匝数。 线圈内部的磁场强弱与匝数N成正比、与线圈中的电流强度I成正比，与线圈面积成S正比，既：B∝N I/S,而I=u/R，R=ρL/S1 (其中，ρ表示电阻的电阻率，是由其本身性质决定，L表示电阻的长度，S表示电阻的横截面积），又由于N 与导线长度成正比，由此推论得： B∝U S1/ρS 在线圈绕制完成定型的情况下，电阻率、导线截面积、线圈面积一定情况下，线圈内部的磁场强弱与所加的电压成正比。虽然与导线长度无关，由于电源的最大输出电流是有限的，还得考虑导线的长度。本实验中电源最大电压24v，最大

高中物理练习：探究洛伦兹力

5.5 探究洛伦兹力 [学科素养与目标要求] 物理观念：知道什么是洛伦兹力,知道洛伦兹力的方向与电荷运动方向及磁感应强度方向的关系. 科学思维：1.会用左手定则判断洛伦兹力的方向.2.掌握洛伦兹力公式的推导过程,会计算洛伦兹力的大小.3.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法,会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式. 一、洛伦兹力的方向 如图1所示,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.那么电子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？ 图1 答案左手定则 [要点总结] 1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力.通电导线在磁场中受到的安培力,是由作用在运动电荷上的力引起的. 2.洛伦兹力方向的判断——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个平面内；让磁感线从掌心进入,并使四指指向正电荷运动的方向,这时拇指所指的方向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同向运动的正电荷受力的方向相反. 3.洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直,即洛伦兹力的方向总是垂直于v和B所决定的平面(但v和B的方向不一定垂直). 例1 如图所示,一带负电的粒子(不计重力)进入磁场中,图中的磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是( )

答案 C 解析A图中带负电的粒子向右运动,掌心向外,四指所指的方向向左,大拇指所指的方向是向下,选项A错误.B图中带负电粒子的运动方向与磁感线平行,此时不受洛伦兹力的作用,选项B错误.C图中带负电的粒子向右运动,掌心向外,四指所指的方向向左,大拇指所指的方向是向下,选项C正确.D图中带负电的粒子向上运动,掌心向里,四指应向下,大拇指的方向向左,选项D错误. 学科素养例1用左手定则来判断洛伦兹力的方向,这是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系进行分析的过程,体现了“科学思维”的学科素养. 针对训练1 (多选)如图2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,发现射线的运动轨迹向下弯曲,则( ) 图2 A.导线中的电流方向为从A到B B.导线中的电流方向为从B到A C.要使电子束的径迹向上弯曲,可以通过改变AB中的电流方向来实现 D.电子束的运动轨迹与AB中的电流方向无关 答案BC 解析电子在通电直导线产生的磁场中运动,无论直导线中的电流方向如何,电子的运动方向都和磁感应强度的方向垂直.根据左手定则,由于是负电荷,四指应指向左方,根据电子的偏转方向可以确定磁感应强度的方向为垂直纸面向里.根据安培定则,导线中的电流方向为从B到A.如果导线中的电流反向,则其产生的磁场方向也相反,会影响到电子的偏转方向,故选项B、C正确. 二、洛伦兹力的大小 如图3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且定向运动的速率都是v. 图3 (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？每个自由电荷所受洛伦兹力多大？ 答案(1)I＝nqvS F安＝ILB＝nqvSLB

洛伦兹力--教学设计

《运动电荷在磁场中受到的力》教学设计 一、教学设计思路 本设计课题是“运动电荷在磁场中受到的力”，人民教育出版社的《普通高中课程标准实验教科书》（选修3-1），物理第三章第5节内容，该课题放在“通电导线在磁场中受到的力”内容之后，意味教材引导教师利用安培力导出洛伦兹力的大小、方向，绝大多数教师在平时的也是采用此思路展开教学的；但新课程倡导探究式学习，强调科学与社会、生活实践的联系，强调对过程和方法的学习，为了让学生成为教学活动的主体，把教学的重点由学习物理知识变为探索知识的过程，以情景设疑让学生主动思考，鼓励学生大胆猜想，设计实验探究、验证猜想，得出结论；其探究过程体现在洛伦兹力方向的判定法则，定性探究洛伦兹力的大小，理论定量探究洛伦兹力的大小，实验与理论、验证与探究充分表现在课堂教学设计中。 二、教学目标 1.知识与技能目标 （1）知道什么是洛伦兹力。 （2）会用洛伦兹力解答实际生活中的有关问题。 （3）会用左手定则判断有关带电粒子在磁场中受洛伦兹力方向的问题。 2.过程与方法目标 （1）通过猜想、实验探究洛伦兹力的方向研究来培养学生科学思维能力和观察能力。（2）通过猜想、实验定量探究洛伦兹力的大小培养学生分析推理能力和应用知识的能力。 3.情感态度与价值观目标 （1）通过“设问—猜想—探究—推理”来体会科学研究最基本的思维方法。 （2）再合作探究的过程中，培养学生团结协作的精神。 （3）体会物理学习中的逻辑美，规律的统一，联系生活，激发求知的热情。 三、教学重点 （1）洛伦兹力的大小和方向的判定。 （2）初步掌握科学探究的过程。 四、教学难点 （1）左手定则的生成过程及应用。 （2）实验定量探究洛伦兹力的大小。 五、教具 圆形磁铁、有显像管的电视机、自治旋转液体实验装置、显像管、多媒体设备 六、教学过程 （一）课题引入 创设情景、设置疑问 师：在上课前，让我们一起做一个有趣的实验，即通过摄像头把这位同学的图像送到了电视机里，我把这根“魔盒”靠近荧光屏（稍停顿），与刚才相比发生了什么新的现象呢？ 生（预测）：变形了或走样了或侧移了…… 师：魔盒真有这样的魔力吗？（动作：拿出磁铁，吸引铁钉）这是什么？ 生（预测）：磁铁。 师：为什么磁铁靠近电视机，就会发生这种现象呢？带着这个问题，今天我们一起学习《运动电荷在磁场中受到的力》（动作：关闭电视机电源开关） 【设计说明】 从生活中发现问题，创设情境，激发热情，引入新课。

安培力的演示实验二

安培力的演示实验 目的：观察载流直导体，在磁场中受力的情况，验证载流直导体在磁场中受力的方向与磁场和电流的方向三者之间的关系，即验证左手定则。 观察磁聚焦现象实验目的：演示运动电荷在磁场中受到的洛仑兹力和磁场对电子束的聚焦作用。 视错觉演示实验目的：通过对物理现象的观察与实验，深入了解人体的感觉机制。本实验就是观察光的视错觉现象。 弹性球碰撞演示实验目的： 1、演示等质量球的弹性碰撞过程，加深对动量原理的理解。 2、演示弹性碰撞时能量的最大传递。 3、使学生对弹性碰撞过程中的动量、能量变化过程有更清晰的理解。 安培力的演示实验仪器： ①为马蹄形永磁铁，它是由高强度钕铁硼材料制成。②是将马蹄形电磁铁固定在竖直支柱上的顶丝。③是带动马蹄形永磁铁沿水平方向左右移动的滑块。④是双道滑轨。⑤是载流直导体。⑥是导轨，它用来支承载流直导体受力移动。⑦是通电接线柱。⑧是底座。 光电效应实验器材：光电效应演示仪器 磁聚焦现象实验器材：磁聚焦现象演示仪

①为马蹄形永磁铁，它是由高强度钕铁硼材料制成。②是将马蹄形电磁铁固定在竖直支柱 上的顶丝。③是带动马蹄形永磁铁沿水平方向左右移动的滑块。④是双道滑轨。⑤是载流直导体。⑥是导轨，它用来支承载流直导体受力移动。⑦是通电接线柱。⑧是底座。 光电效应实验器材：光电效应演示仪器 磁聚焦现象实验器材：磁聚焦现象演示仪

② ③视错觉演示实验器材：视错觉演示仪 ④ ⑤1、转速为10转/分的电机，带动直径为1.5cm的竖直圆柱沿一定方向转动。 2、圆柱上端有一固定梯形平面窗。

弹性球碰撞演示实验器材：碰撞球实验仪 安培力的演示实验原理： 通电导体在磁场中，会受到磁场力的作用，称为安培力。实验发现，对直导线，安培力的大小与方向由下式表示：可见，力、电流和磁场三者成右手法则。当然，也可以用左手定则来确定安培力的方向。即：伸直左手，使大拇指与其余四指相垂直，磁场穿过手心，让四指指向导体中通电电流的方向，则大拇指的方向就是磁场对电流作用力的方向，即导体所受的安培力的方向。 观察磁聚焦现象实验原理： 如图1所示，当带电粒子沿与磁场成角方向以速度斜向 进入磁场时，磁场对其的分运动作用，使之在垂直的平面内作匀速率圆周 运动，磁场对的分运动无作用，粒子在沿方向上作匀速直线运动。结果带 电粒子沿方向作螺旋线运动。 ⑥ ⑦带电粒子的回旋半径：（1） 带电粒子的回旋周期：（2） 带电粒子的螺距：（3） 从式（2）可知，带电粒子的回旋周期与速度大小无关。

探究洛伦兹力测试

探究洛伦兹力测试-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

5.5探究洛伦兹力测试 1、一个电子以一定初速度进入一匀强场区（只有电场或只有磁场不计其他作用）并保持匀速率运动，下列说法正确的是（） A．电子速率不变，说明不受场力作用 B．电子速率不变，不可能是进入电场 C．电子可能是进入电场，且在等势面上运动 D．电子一定是进入磁场，且做的圆周运动 2、如图—10所示，正交的电磁场区域中，有 两个质量相同、带同种电荷的带电粒子，电量分别为 q a、q b.它们沿水平方向以相同的速率相对着匀速直线 穿过电磁场区，则（） A．它们带负电，且q a＞q b. B．它们带负带电，q a＜q b C．它们带正电，且q a＞q b. D．它们带正电，且q a＜q b. . 图-10 3、如图—9所示，带正电的小球穿在绝缘粗糙直杆上， 杆倾角为θ，整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直于杆斜向上的匀强磁场，小球沿杆向下运动，在a点时动能 为100J，到C点动能为零，而b点恰为a、c的中点， 在此运动过程中（） A．小球经b点时动能为50J 图—9 B．小球电势能增加量可能大于其重力势能减少量 C．小球在ab段克服摩擦所做的功与在bc段克服摩擦所做的功相等 D．小球到C点后可能沿杆向上运动。

4、如图所示，竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面，平面上一个钉子O固定一根细线，细线的另一端系一带电小球，小球在光滑水平面内绕O做匀速圆周运动.在某时刻细线断开，小球仍然在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法一定错误的是（） A.速率变小，半径变小，周期不变 B.速率不变，半径不变，周期不变 C.速率不变，半径变大，周期变大 D.速率不变，半径变小，周期变小 5、如图所示，x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场.有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以 相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x轴均 夹θ角.则正、负离子在磁场中（） A.运动时间相同 B.运动轨道半径相同 C.重新回到x轴时速度大小和方向均相同 D.重新回到x轴时距O点的距离相同

安培力演示仪实验报告

安培力演示仪实验报告 篇一：安培力演示仪 安培力演示仪 实验现象 观察载流直导体，在磁场中受力的情况，验证载流直导体在磁场中受力的方向与 磁场和电流的方向三者之间的关系，即验证左手定则。将载流直导体铜棒水平放在支 承导轨上，并调节其水平位置，使铜棒在马蹄形磁铁的磁场中间，接通电源并观察载 流直导体铜棒在导轨上滑动的方向；改变电流流通的方向（电源后面板的红色开关）， 此时，载流铜棒将在导轨上沿相反方向滑动；通过底座导轨的滑块移动马蹄形磁铁， 使磁场相对载流铜棒移动，可以观察到载流铜棒也跟着一起运动。 物理原理 ???通电导体在磁场中，会受到磁场力的作用，称为安培力。实验发现，对直导线，安培力的大小与方向由下式表示：F?Il?B。可 见，力、电流和磁场三者成右手法则。当然，也可以用

左手定则来确定安培力的方向。即：伸直左手，使大拇指与其余四指相垂直，磁场穿过手心，让四指指向导体中通电电流的方向，则大拇指的方向就是磁场对电流作用力的方向，即导体所受的安培力的方向。仪器功能 演示通电直导线在磁场中受力——安培力问题。 篇二：安培力的演示实验二 安培力的演示实验 目的：观察载流直导体，在磁场中受力的情况，验证载流直导体在磁场中受力的方向与磁场和电流的方向三者之间的关系，即验证左手定则。 观察磁聚焦现象实验目的：演示运动电荷在磁场中受到的洛仑兹力和磁场对电子束的聚焦作用。 视错觉演示实验目的：通过对物理现象的观察与实验，深入了解人体的感觉机制。本实验就是观察光的视错觉现象。 弹性球碰撞演示实验目的： 1、演示等质量球的弹性碰撞过程，加深对动量原理的理解。 2、演示弹性碰撞时能量的最大传递。 3、使学生对弹性碰撞过程中的动量、能量变化过程有更清晰的理解。安培力的演示实验仪器： ①为马蹄形永磁铁，它是由高强度钕铁硼材料制成。②

北京市海淀区2018届高三第一学期期末练习物理试卷(含答案)

海淀区高三年级第一学期期末练习 物 理 2018.1 说明：本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。 一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把你认为正确答案填涂在答题纸上。 1．放在绝缘支架上的两个相同金属球相距为d ，球的半径比d 小得多，分别带有q 和-3q 的电荷，相互作用力为F 。现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互作用力将为 A ．引力且大小为3F B. 斥力且大小为F /3 C ．斥力且大小为2F D. 斥力且大小为3F 2. 如图1所示，用金属把不带电的验电器罩起来，再使带电金属球靠近金属，则下列说法正确的是 A ．箔片张开 B ．箔片不张开 C ．金属球带电电荷足够大时才会张开 D ．金属罩内部电场强度为零 3.如图2所示的交流电路中，灯L 1、L 2和L 3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但 频率减小，各灯的亮、暗变化情况为 A. 灯L 1、L 2均变亮，灯L 3变暗 B. 灯L 1、L 2、L 3均变暗 C. 灯L 1不变，灯L 2变暗，灯L 3变亮 D. 灯L 1不变，灯L 2变亮，灯L 3变暗 4.如图3所示的电路中，闭合开关S ，当滑动变阻器R 的滑片P 向上移动时， 下列说法中正确的是 A.电流表示数变大 B.电压表示数变小 C.电阻R 0的电功率变大 D.电源的总功率变小 5.如图4所示，理想变压器原线圈匝数n 1=1100匝，副线圈匝数n 2=220匝，交流电源的电压u =2202sin100πt (V)，电阻R =44Ω，电表均为理想交流电表。则下列说法中正确的是 A.交流电的频率为50Hz B.电流表A 1的示数为0.20A C.变压器的输入功率为88W D.电压表的示数为44V 图1 图2 L 3 R L C ~ L 1 L 2 图3 R 0 A V R P E ，r 图4

18-19第5章探究洛伦兹力

18-19第5章探究洛伦兹力 学习目标知识脉络 1.学会用实验探究洛 伦兹力方向，掌握用 左手定那么判断洛伦 兹力方向的方法．(重 点) 2．掌握洛伦兹力的公 式，学会计算洛伦兹 力的大小．(重点) 3．理解带电粒子在匀 强磁场中做圆周运动 的规律，掌握半径和 周期公式．(重点、难 点) [知识梳理] 【一】洛伦兹力及其大小、方向 1．洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用力． 2．左手定那么 伸直左手，让大拇指与四指垂直且在同一平面内，四指指向正电荷运动方向，让磁感线穿入手心，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向，如图5-5-1所示．对于负电荷，四指指向负电荷运动的相反方向．

图5-5-1 3．洛伦兹力的大小 (1)推导过程：长为L 的导体垂直磁场放置，通入电流为I ，受到的安培力F ＝BIL ，而I ＝nqS v ，导体中的电荷总数为N ＝nLS ，所以每个电荷受到的磁场力(即 洛伦兹力)为f ＝F N ＝q v B . (2)公式：f ＝q v B . (3)成立条件：速度方向与磁场方向垂直． 【二】带电粒子在磁场中的运动 1．带电粒子垂直进入磁场，只受洛伦兹力作用，带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力． 2．轨道半径：由于洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2r ，由此推得r ＝m v Bq . 3．运动周期：由T ＝2πr v 和r ＝m v Bq ，联立求得T ＝2πm Bq . [基础自测] 1．思考判断(正确的打〝√〞，错误的打〝×〞．) (1)只要将电荷放入磁场中，电荷就一定受洛伦兹力．(×) (2)洛伦兹力的方向只与磁场方向和电荷运动方向有关．(×) (3)判断电荷所受洛伦兹力的方向时，应同时考虑电荷的电性．(√) (4)当带电粒子的速度方向与磁场方向相同时，粒子做匀加速运动．(×) (5)带电粒子速度越大，在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径越大．(√) (6)速度越大，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期越大．(×) 【提示】 (1)× 运动电荷的速度方向与磁场方向不平行时才会受洛伦兹力． (2)× 洛伦兹力方向还跟电荷的正、负有关． (4)× 方向相同，粒子不受洛伦兹力，故做匀速直线运动． (6)× 周期公式为T ＝2πm qB ，周期大小与速度无关． 2．图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是( )

高考物理一轮复习专题38洛伦兹力带电粒子在磁场中的运动测含解析

专题38 洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动（测） 【满分：110分 时间：90分钟】 一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中．1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1．如图为洛伦兹力演示仪的结构示意图。由电子枪产生电子束，玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。前后两个励磁线圈之间产生匀强磁场，磁场方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压U 和励磁线圈的电流I 来调节。适当调节U 和I ，玻璃泡中就会出现电子束的圆形径迹。下列调节方式中，一定能让圆形径迹半径增大的是： （ ） A ．增大U ，减小I B ．减小U ，增大I C ．同时增大U 和I D ．同时减小U 和I 【答案】A 【名师点睛】根据动能定理表示出加速后获得的速度，然后根据洛伦兹力提供向心力推导出半径的表达式；从而明确能增大轨迹的方法；本题考查了粒子在电场中的加速和磁场中的偏转运动在实际生活中的应用，正确分析出仪器的原理是关键。 2．如图所示为一有理想边界MN 、PQ 的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁场宽度为d ，一质量为m 、带电量为+q 的带电粒子（不计重力）从MN 边界上的A 点沿纸面垂直MN 以初速度0v 进入磁场，已知该带电粒子的比荷 q m ，进入磁场时的初速度0v 与磁场宽度d ，磁感应强度大小B 的关系满足02v q m Bd ，其中'A 为PQ 上的一点，且'AA 与PQ 垂直，下列判断中，正确的是： （ ）

【方向】2020学年第5章磁场与回旋加速器55探究洛伦兹力学案沪科版选修

【关键字】方向 5.5 探究洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用力． 图5-5-1 2．左手定则 伸直左手，让大拇指与四指笔直且在同一平面内，四指指向正电荷运动方向，让磁感线穿入手心，大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向，如图5-5-1所示．对于负电荷，四指指向负电荷运动的相反方向． 3．洛伦兹力的大小 (1)推导过程：长为L的导体笔直磁场放置，通入电流为I，受到的安培力F＝BIL，而I＝nqSv，导体中的电荷总数为N＝nLS，所以每个电荷受到的磁场力(即洛伦兹力)为f＝＝qvB. (2)公式：f＝qvB. (3)成立条件：速度方向与磁场方向笔直． 1．只要将电荷放入磁场中，电荷就一定受洛伦兹力．(×) 2．洛伦兹力的方向只与磁场方向和电荷运动方向有关．(×) 3．判断电荷所受洛伦兹力的方向时，应同时考虑电荷的电性．(√) 电荷在电场中一定受电场力作用，想一想，电荷在磁场中也一定受洛伦兹力作用吗？ 【提示】不一定，因为如果电荷相对于磁场静止(v＝0)或电荷的运动方向与磁场方向平行(v∥B)，电荷在磁场中都不会受洛伦兹力的作用． 如图5-5-2所示，正电荷q以速度v进入匀强磁场中，速度与磁感应强度方向间的夹角为θ. 图5-5-2

探讨1：电荷q所受的洛伦兹力的方向沿什么方向？ 【提示】笔直于纸面向里． 探讨2：电荷q所受的洛伦兹力是多大？ 【提示】qvBsin θ. 1．对洛伦兹力方向的理解 (1)洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向笔直，即洛伦兹力的方向总是笔直于电荷运动方向和磁场方向所决定的平面，F、B、v三者的方向关系是：F⊥B、F⊥v，但B 与v不一定笔直． (2)洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向笔直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小．2．洛伦兹力和安培力的关系 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释． (2)大小关系：F安＝Nf.(N是导体中定向运动的电荷数) (3)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则进行判断． (4)洛伦兹力永远不做功，但安培力可以做功． 3．洛伦兹力与电场力的比较 从而显示了粒子的径迹，这是云室的原理，如图5-5-3所示是云室的拍摄照片，云室中加了笔直于照片向外的匀强磁场，图中oa、ob、oc、od是从o点发出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是( ) 图5-5-3 A．四种粒子都带正电 B．四种粒子都带负电 C．打到a、b点的粒子带正电 D．打到c、d点的粒子带正电 【解析】由左手定则知打到a、b点的粒子带负电，打到c、d点的粒子带正电，D正