5第五节：磁场对运动电荷的作用（推荐5篇）

第一篇：5第五节：磁场对运动电荷的作用

高二物理教案

西北师大附中 白景曦

第五节 磁场对运动电荷的作用

白景曦

（西北师范大学第一附属中学 甘肃 兰州 730070）

摘要

磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力；洛伦兹力的大小：fqvBsin，洛伦兹力的方向由左手定则确定。

关键词：洛伦兹力

左手定则

特点

引言

磁场对电流有力的作用，什么是电流呢？电荷的定向移动就形成电流，于是我猜想：磁场对运动的电荷肯定有力的作用，磁场对电流的作用力其实就是磁场对每个电荷的作用力的合力。我的猜想是否正确呢？本节课我们就来研究磁场对运动电荷的作用。

第1课时：洛伦兹力的大小和方向

新课教学：

实验：磁场对运动电荷有力的作用 装置：电子管、蹄形磁铁

现象：不加磁场电子束沿直线运动；加磁场电子束发生偏转。

结论：磁场对运动电荷有力的作用

一、洛伦兹力

1.什么是洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。洛伦兹力的方向如何确定呢？

分析：我们知道磁场对电流的作用力用左手定则来判断，磁场对运动电荷的作用力当然可以用左手定则来判断。怎么判断呢？

2.方向

（1）左手定则：伸出左手，让四指和拇指垂直并且在同一个平面内，让磁感线垂直

高二物理教案

西北师大附中 白景曦

穿过手心，四肢指向正电荷的运动方向，拇指所指为正电荷所受洛伦兹力的方向；或四指指向负电荷运动方向的反方向，拇指所指为负电荷所受洛伦兹力的方向。

练习：判断电荷所受洛伦兹力的方向。

洛伦兹力的大小与哪些因素有关，有什么关系呢？ 3.大小

我们猜想过：安培力就是各个运动电荷所受洛伦兹力的合力，因此我们可以根据安培力的大小来研究洛伦兹力的大小。

设置情境：如图所示，一段长L，横截面积为S的导线垂直放入磁感应强度为B匀强磁场中。若已知导线中单位体积内有n个电荷，每个电荷的带电量为q，导线中通电流I时，电荷运动的平均速率为v。求每个电荷所受洛伦兹力为多大？

解析：

根据FBIL，InqvS，得

FB(nqvS)L

每个电荷所受洛伦兹力：fFnLSqvB 现在我们会计算洛伦兹力的大小了没有？会了，怎么计算呢？fqvB；我说不对，为什么呢？

这个规律是在电荷的运动方向与磁场方向垂直的条件下得到的。（1）当vB时，fqvB；（2）当v//B时，f0；

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西北师大附中 白景曦

（3）当v与B成角（图示），fqvBsin。

练习2：电子的速率v=3×106 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？

解析：f=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10=4.8×10-14 N

练习3： 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

B.相对于预定地面向东偏转 D.相对于预定点稍向北偏转

选B.地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核带正电，根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东.上题中洛伦兹力会改变质子的速度大小吗？为什么？不会，因为洛伦兹力的方向始终垂直于运动电荷的运动方向。

二、洛伦兹力的特点：对运动电荷始终不做功。

三、应用：如图所示。

结论

本节课收获如下：

1.知识：（1）洛伦兹力的方向；（2）洛伦兹力的大小。2.方法：等效法

参考文献：

[1] 人民教育出版社物理室编著．物理第二册教师教学用书．北京：人民教育出版社，2003.[2] 人民教育出版社物理室编著．物理第二册（必修加选修）．北京：人民教育出版社，2006.高二物理教案

西北师大附中 白景曦

[3] 人民教育出版社．延边教育出版社编著．物理第二册（必修加选修）教案．吉林：延边教育出版社，2008.[4] 马兰刚著．物理第二册（必修加选修）教案．甘肃：未来教育出版社，待版．

[5] 杜鸿宝著．高二物理教案．甘肃：未来教育出版社，（等待出版）．

第二篇：磁场对运动电荷的作用教案

教学目标

知识目标

1、知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大，2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．

能力目标

由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力． 情感目标

通过本节教学，培养学生科学研究的方法论思想：即“推理——假设——实验验证”．

教学建议 教材分析

本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向，在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后，让学生深入理解洛伦滋力，学习用左手定则判断洛伦滋力的方向，注意强调：磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力． 教法建议

在教学中需要注意教师与学生的互动性，教师先复习导入，通过实验验证洛仑兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式

．理解洛仑兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别．具体的建议是：

1、教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式 式的应用．，类比电场办法掌握公

2、学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式．

教学设计方案

磁场对运

动电荷作用

一、素质教育目标

（一）知识教学点

1、知道什么是洛仑兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛仑兹力最大，2、会用左手定则熟练地判定洛仑兹力方向．

（二）能力训练点

由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛仑兹力的过程，培养学生的迁移能力．

（三）德育渗透点

通过本节教学，培养学生进行“推理——假设——实验验证”的科学研究的方法论教育．

（四）美育渗透点

注意营造师生感情平等交流的氛围，用优美的语音感染学生．在平等自由的审美情境中，使师生的感情达到共鸣，从而培养学生的审美情感．

二、学法引导

1、教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式 的应用。，类比电场办法掌握公式

2、学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式。

三、重点·难点·疑点及解决办法

1、重点

洛仑兹力的大小

和它的方向。

2、难点

用左手定则判断洛仑兹力的方向。

3、疑点

磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力。

4、解决办法

引导和启发学生由安培力的概念得出洛仑兹力的概念，使学生深入理解洛仑兹力的大小和方向。

四、课时安排

1课时

五、教具学具准备

阴极射线 发射器，蹄形磁铁。

六、师生互动活动设计

教师先复习导入，通过实验验证洛仑兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式

。理解洛仑兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别。

七、教学步骤

（一）明确目标（略）

（二）整体感知

本节教学讲述磁场对运动电荷的作用力，首先通过演示实验表明磁场对运动电荷有作用力，然后由通电导线受磁场力 的概念。

（三）重点、难点的学习与目标完成过程

1、理论探索

推导出洛仑兹力的大小和方向，重点掌握洛仑兹力

前面我们学习了磁场对通电导线有力的作用，若导线无电流，安培力为零。由此我们就会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用。

2、实验验证

从演示实验中可以观察到：阴极射线（电子流）在磁场中发生偏转，即实验证明了磁场对运动电荷有力的作用，这一力称为洛仑兹力．

3、洛仑兹力的方向

根据左手定则确定安培力方向的办法，迁移到用左手定则判定洛仑兹力的方向，特别要注意四指应指向正电荷的运动方向；若为负电荷，则四指指向运动的反方向，带电粒子在磁场中运动过程中，洛仑兹力方向始终与运动方向垂直．请同学们思考，洛仑兹力会改变带电粒子速度大小吗？讨论：洛仑兹力对带电粒子是否做功？

4、洛仑兹力的大小

根据通电导线所受安培力的大小，结合导体中电流的微观表达式，让学生推导出：当带电粒子垂直于磁场的方向上运动时所受洛仑兹力大小，当带电粒子平行磁场方向运动时，不受洛仑兹力．带电粒子在磁场中运动所受的洛仑兹力的大小和方向都与其运动状态有关．

运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用，运动状态会发生变化，其运动方向会发生偏转．高能的宇宙射线的大部分不能射到地球上，就是地磁场对射线中的带电粒子的洛仑兹力改变了其运动方向，对地球上的生物起着保护作用．

（四）思维、扩展

本节课我们学习了洛仑兹力的概念．我们知道带电粒子平行磁场运动或静止时，都不受磁场力的作用，带电粒子垂直磁场运动时，所受洛仑兹力的大小，方向和磁场方向、运动方向互相街．可用左手定则判断（举例练习用左手定则判断洛仑兹力的方向．）

如果粒子运动方向不与磁场方向垂直时，同学们可根据今天所学内容推导出它受的洛仑兹力大小和方向吗？

八、布置作业

1、P152（1）（2）（3）

九、板书设计

四、磁场对运动电荷的作用

一、磁场对运动电荷的作用力——洛仑兹力

二、洛仑兹力的方向——左手定则

三、洛仑兹力的大小

1、若 ∥ 或

2、若 ⊥，四、洛仑兹力的特点

1、洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改变电荷运动的速率。

2、洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关

《磁场对运动电荷的作用力》教学设计

安徽省砀山中学物理组 周分工

一、教学目标

（一）知识与技能

1．知道什么是洛仑兹力，会用左手定则判定洛仑兹力方向，会计算洛伦兹力大小。

2．由安培力大小推导运动电荷所受的洛仑兹力大小，培养学生的迁移能力。

（二）过程与方法

1．通过复习安培力方向，电流与电荷运动方向的关系，猜想洛伦兹方向，再利用实验加以探究验证，使学生对安培力和洛伦兹力有统一认识。

2．通过复习安培力大小，电流微观表达式，理论推导洛伦兹力大小，让学生意识到安培力是洛伦兹力的宏观表现。

3．通过思考讨论的方式认识洛伦兹力的作用效果。

（三）情感态度与价值观

1．通过实验探究培养学生科学分析的习惯，即“假设──推理──实验验证”。

2．从安培力的角度研究洛伦兹力的方向、大小，使其学生建立宏观、微观的概念，感受物理规律的统一美。

二、教学重点、难点：洛伦滋力的大小和方向

三、教具：高压感应圈，阴极射线管，条形磁铁等

四、教学过程

1．习题导入

习题：如图1，电子束水平向右从小磁针上方飞过，试判断小磁针

极如何偏转？

通过此题引导学生体会：

（1）“运动的电荷”可等效成“电流”，且等效电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。

（2）运动电荷如同电流一样，可在周围产生磁场。

师：磁场对电流有安培力作用，“运动的电荷”可等效成“电流”，容易想到：磁场对“运动电荷”有无力的作用？（让学生短时间思考猜测）

2．实验探究

师：介绍实验装置 高压圈 阴极射线管

演示：不加磁场时，电子不受力，作直线运动，如图2；拿一条形磁铁靠近玻璃管，运动的电子处在磁场中，观察发生的现象，如图

3图2 图3

生：电子发生了偏转

师：这说明了什么？

生：磁场对运动的电子有力的作用

师：磁场对运动电荷确实有力的作用。荷兰物理学家洛伦兹首先提出：运动电荷能产生磁场；磁场对运动电荷有力的作用。物理学上把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力．

教师引导学生：认识一种新的力应研究它的三要素。

3．洛伦兹力方向的判断

回忆安培力方向判断方法──左手定则内容，结合习题结论：等效电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反，引导学生猜测：洛伦兹力方向也可用左手定则判断。磁感线垂直穿过左手心，四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，拇指指应为洛伦兹力方向

实验验证：如图4，让条形磁铁的N极正对电子束，观察电子偏转方向，与用左手定则判断的结果一致；如图5，让S极正对电子束，重复验证。

图4 图5

总结归纳：洛伦兹力方向由左手定则判定。磁感线垂直穿过左手心，四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，那么拇指的指向就是洛伦兹力的方向。

尝试应用：试判断图6中带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向

4．洛伦兹力大小的计算

图6

如图7，大量电荷定向移动形成电流，把电流垂直放入磁场中，每一个运动电荷都要受到洛伦兹力，这些洛伦兹力的集体（宏观）表现就是安培力。

引导学生回答下列问题：

（1）若图7中的一段导线内有（（2）若图7中导线长设为，电流设为，磁感应强度为（（3）每个自由电荷的电量为，图7中的总电量

为多少？（）），导线所受安培力多大？）

个自由电荷，则安培力与洛伦兹大小有什么关系？

电荷定向移动的速率为，这些电量全部从

通过，用时多少？（）

电流如何表达？（师：根据上述条件，能否推导出

生：

师：上述推导中与）的计算式？

在方向有什么要求？

生：电荷运动方向应当与磁场方向垂直。

总结：当电荷运动方向与磁场垂直时：、练习2．电子的速率、，上述各物理量的单位分别为：、,沿着与磁场垂直的方向射入的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？电子的质量，它受到的重力是多大？，通过此题一方面让学生熟悉洛伦兹力的公式，另一方面让学体会分析演示实验时，重力可以忽略的原因。

师：当电荷的运动方向与磁场方向平行时，是否受洛伦兹力呢？

生：不受，因为前节已证明当通电导体和磁场平行时，磁场对导体没有作用力。

总结：当电荷运动方向与磁场方向平行时，受到的洛仑兹力等于零；当电荷运动方向与磁场方向垂直时，受到的洛仑兹力

思考讨论：当电荷运动方向与磁场方向成角时，受到的洛伦兹力多大？（提示：分解速度或磁感应强度）

5．洛伦兹力作用效果

讨论：洛伦兹力方向与电荷运动方向有何关系？

洛伦兹是否对电荷做功？

洛伦兹力对电荷速度大小、方向有何影响？

6．结课，布置作业。

第三篇：磁场对运动电荷的作用(教案)

磁场对运动电荷的作用力

鄱阳县第二中学：*** ★新课标要求

（一）知识与技能

1、知道什么是洛伦兹力，理解安培力和洛伦兹力的关系。

2、知道洛伦兹力产生条件，会用左手定则判定洛伦兹力的方向。

3、知道洛伦兹力大小的推理过程。

4、应用公式F=qvBsinθ解答有关问题。

5、应用洛伦兹力有关知识解释生产生活中有关的一些问题。

（二）过程与方法

通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。

（三）情感、态度与价值观

让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“对比—推理—假设—实验验证”

★教学重点

1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

2、掌握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

1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。

2、洛伦兹力方向的判断。

★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：同学们，我们首先来观看一下神奇而有美丽的极光。播放《美丽的极光》影片。

师：你们知道极光一般出现在什么地方吗？ 生：两极等高纬度地区。

师：为什么极光不能在赤道等低纬度地区出现呢？ 生：学生好奇。

师：我们通过这一节课的学习就将知道为什么极光这美丽而又神秘的面纱，这就是磁场对运动电荷的作用力（板书标题）

一、洛伦兹力（板书）

师：我们在上一节中学习了磁场对通电导线的作用力，即安培力的大小和方向。生：大小FqvBsin，方向：左手定则

师：磁场对通电的导线才有作用力，那么这个作用就与电流有关，那么电流是如何形成的呢？

生：电荷的定向移动形成的

师：由上述的两个问题你可以想到什么？

生：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷的作用力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。

师：很好。磁场对运动电荷究竟有没有作用力，我们口说无凭，能否通过实验来验证一下呢？

实验验证

师：要验证磁场对运动电荷是否有作用力，我们不仅需要一个磁场（展示蹄形磁铁），还需要运动电荷。那么运动电荷怎么得到呢？

展示：阴极射线管（结合视频材料）

介绍：阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极按标签上的极性接上高压电源时，阴极会发射电子。在电场的加速下飞向阳极，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的轨迹。

演示：没有磁场时电子束是一条直线。用一个蹄性磁铁在电子束的路径上加磁场，尝试不同方向的磁场对电子束径迹的不同影响，直至出现电子束在磁场中偏转。

结论：磁场对运动电荷的确有作用力，我们把这一个作用力命名为洛伦兹力。（板书）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。

二：洛仑兹力的方向（板书）

师：作为一种力，洛伦兹力是有方向的，那么，我们怎样来确定它的方向呢？ 引导学生：既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么洛伦兹力的方向是不是可以根据安培力的方向判断方法来判断呢？

生：可以，因为运动的电荷可看成等效电流。

师：很好，我们知道电流的方向是:规定正电荷移动的方向规定为电流的方向，那么正电荷所受力的方向就应该与电流的所受力的方向一样。那么我们怎么判断呢？

生：用左手定则判断

正电荷运动的方向与电流的方向相同，负电荷运动的方向与电流的方向相反。总结：（板书）

1.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。

2.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。深化

师：刚才，我们在判定洛伦兹的方向时，我们注意到电荷运动方向、磁场的方向、洛伦兹力的方向具有三维关系。为了帮助同学们更好地把握它们之间的关系，下面我们运用三维图再来分析一下洛伦兹力和电荷运动方向、磁场方向的关系。

师：甲图我们可以用左手定则判断，乙图中磁场方向与电荷运动方向不垂直时，怎么办？ 生：分解速度„（结合动画）

师：通过这两幅三维图，你能总结一下F、B、V三者之间的方向关系？ 生：F与B始终垂直、F与V始终垂直，而B与V不一定垂直。（板书）练习

师：试判断带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向。

三：洛仑兹力的大小（板书）1．问题

师：刚才我们研究了洛伦兹力的方向，那么洛伦兹力大小等于多少呢？ 2．思路

师：我们能否根据已有的知识，从理论上进行推导呢？ 生：根据安培力和洛伦兹力的关系。3．建模

师：这就需要我们建立一个模型。而模型的建立，我们总是选择简单的，所以： 磁场：匀强磁场

电流：通以恒定电流的直导线，并与磁场垂直

设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为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）通电导线中的电流（2）通电导线所受的安培力（3）这段导线内的自由电荷数（4）每个电荷所受的洛伦兹力

选择具有代表性的同学，把他的推导过程用实物投影仪展示到大屏幕上，再请这位同学简叙推导过程。

最后总结：(板书)

QnqSv t通电导线所受的安培力F安BILBnqSvL 通电导线中的电流I这段导线内的自由电荷数NnSL 每个电荷所受的洛伦兹力FqvB

师：我们刚刚推导出的公式FqvB的适用条件是什么？

生：当电荷q以速度v垂直进入磁感应强度为B的磁场中，它所受的洛仑兹力FqvB 推广：

师：当运动电荷的方向与磁场的方向夹角为时，电荷所受的洛伦兹力怎么求？ 生：分解速度…

结合动画分析，得出结论：FqvBsin 例题：某带电粒子的电量为q10场中，求它受到的洛伦兹力F多大？

四：洛伦兹力的特点：

1．洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v和B所组成的平面． 2．洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小． 应用 1.电视机实验

介绍：电视机屏幕要显示出图象，必须要有电子打到荧光屏的各个地方上。那么，电子从哪里来呢？显象管的电子枪能产生大量的高速运动的电子──电子束。但是电子都沿同一个方向运动，有什么办法可以使电子打到荧光屏的各个地方呢？

生：加一水平的偏转磁场。

思考：该怎么加才能使电子打到荧光屏上的A点呢？若要打到B点呢？若要使电子打到荧光屏的位置从B点逐渐向A点移动呢？

生：向外、向内、向内减弱至向外增强。

师：这样，在电视机屏幕上就有光点从左边移动到右边，这在电视技术中叫做行扫描。但是，实际的电视应该电子束打到荧光屏的整个面，而不是一条线，我们该怎么办呢？

生：加一竖直的偏转磁场。

师：这在电视技术中叫做场扫描。如果场扫描和行扫描同时进行，想象一下，光点的运动情况会是怎么样的呢？

动画：扫描（场扫描：50场/秒，所以我们感到整个荧光屏都在发光）

14C,以速率v106m/s射入B102T的匀强磁

2．极光现象

问题：极光是来自太阳的高能粒子进入大气后，与大气发生作用而产生的。为什么在赤道却从来没有它的身影呢？

生：解释垂直射向赤道（向东偏转）和两极（长驱直入）的正电荷，并得出结论。师：至于有的时候高纬度地区也有极光出现，有兴趣的同学课后可以通过上网等方式查阅。地磁场使得在赤道等低纬度地区没有极光的身影，这的确是一种遗憾，但是，也正因为地磁场的存在，使我们人类的生产生活免遭宇宙高能粒子的伤害。

师：现在，我们明白了上课开始时那个美丽有神秘的极光现象吗？

板书设计：

磁场对运动电荷的作用 一 磁场对运动电荷的作用力

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。二 洛伦兹力的方向──左手定则 三 洛仑兹力的大小

1、当运动电荷q以速度v垂直进入磁感应强度为B的磁场中，它所受的洛仑兹力FqvB

2、当运动电荷的方向与磁场的方向夹角为时，我们可以分解速度，它所受的洛仑兹力FqvBsin

四 洛伦兹力的特点

1．洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v和B所组成的平面． 2．洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小．

第四篇：专题16：磁场对运动电荷的作用 测试题

专题16：磁场对带电粒子的作用（洛伦磁力）

一、带电粒子在边界磁场中的运动问题

1．如图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿AB方向射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则()不定项

A．从P射出的粒子速度大

B．从Q射出的粒子速度大

C．从P射出的粒子，在磁场中运动的时间长

D．两粒子在磁场中运动的时间一样长

解析：作出各自的轨迹如图所示，根据圆周运动特点知，分别从P、Q点射出时，与AC边夹角相同，故可判定从P、Q点射出时，半径R1

2．如图所示，在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场．一带负电的粒子从原点O以与x轴成30°角斜向上射入磁场，且在上方运动半径为R.则()

A．粒子经偏转一定能回到原点O

B．粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为2∶1

C．粒子完成一次周期性运动的时间为

D．粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进3R

解析：由r＝可知，粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为1∶2，所以B项错误；粒子完成一次周期性运动的时间t＝T1＋T2＝＋＝，所以C项错误；粒子第二次射入x轴上方磁场时沿x轴前进l＝R＋2R＝3R，则粒子经偏转不能回到原点O，所以A项不正确，D项正确．

答案：D

3．如图所示，平行直线aa′与bb′间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.现分别在aa′上某两点射入带正电粒子M和N，M、N的初速度方向不同，但与aa′的夹角都为θ，两粒子都恰不能越过界线bb′.两粒子的质量均为m，电荷量均为q，两粒子从射入到bb′的时间分别为t1和t2，则下列说法错误的是()

C．M粒子的初速度大于N粒子的初速度

D．M粒子的轨迹半径大于N粒子的轨迹半径

解析：对两种情况分别作出轨迹可看出两粒子在磁场中完成的圆弧所对的圆心角之和恰好是180°，则t1＋t2＝，A选项正确，B选项错误．从作出的图可看出RM>RN，由R＝知vM>vN，所以选项C、D均正确．

答案：B

4．如右图所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场．带电粒子(不计重力)第一次以速度v1沿截面直径入射，粒子飞入磁场区域时，速度方向偏转60°角；该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90°角．则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的()

A．半径之比为1∶

B．速度之比为1∶

C．时间之比为2∶3

D．时间之比为3∶2

答案：

C

5．如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.10

T，磁场区域半径r＝

m，左侧区圆心为O1，磁场向里，右侧区圆心为O2，磁场向外．两区域切点为C.今有质量m＝3.2×10－26

kg.带电荷量q＝1.6×10－19

C的某种离子，从左侧区边缘的A点以速度v＝106

m/s正对O1的方向垂直磁场射入，它将穿越C点后再从右侧区穿出．求：

(1)该离子通过两磁场区域所用的时间．

(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大？(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)

解析：(1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的，如右图，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T.由牛顿第二定律

又：

联立①②得：

T＝

将已知代入③得R＝2

m⑤

由轨迹图知：tan

θ＝

则全段轨迹运动时间：

联立④⑥并代入已知得：

(2)在图中过O2向AO1作垂线，联立轨迹对称关系侧移总距离d＝2rsin

2θ＝2

m.6．如图所示，三个半径分别为R、2R、6R的同心圆将空间分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域，其中圆形区域Ⅰ和环形区域Ⅲ内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度分别为B和B/2

.一个质子从区域Ⅰ边界上的A点以速度v沿半径方向射入磁场，经磁场偏转恰好从区域Ⅰ边界上的C点飞出，AO垂直CO，则关于质子的运动，下列说法正确的是

A．质子最终将离开区域Ⅲ在区域Ⅳ匀速运动

B．质子最终将一直在区域Ⅲ内做匀速圆周运动

C．质子能够回到初始点A，且周而复始的运动

D．质子能够回到初始点A，且回到初始点前，在区域Ⅲ中运动的时间是在区域Ⅰ中运动时间的3倍

解析：根据题意，质子在Ⅰ区做圆周运动的半径是R，且R＝mv/Bq，质子转过的圆心角是90°，从C点离开Ⅰ区在Ⅱ中做匀速直线运动，然后进入Ⅲ区，在Ⅲ区质子的轨道半径为r＝mv/(Bq/2)＝2R，作出质子运动的轨迹图象

可以判断出质子在Ⅲ区转过的圆心角为270°，速度方向与AO这条线重合，质子回到A点，然后周而复始的运动，A、B两项错，C项对；质子在Ⅰ区运动的时间为t1＝T1/4＝2πm/Bq×1/4＝πm/2Bq，t2＝3T2/4＝4πm/Bq×3/4＝3πm/Bq，t2＝6t1，D项错．

答案：C

7．如图所示，在半径为R的圆形区域内，有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面(未画出)．一群比荷为的负离子体以相同速率v0(较大)，由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是(不计重力)()

A．离子飞出磁场时的动能一定相等

B．离子在磁场中运动半径一定不相等

C．由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长

D．沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大

解析：射入磁场的粒子比荷相等，但质量不一定相等，故射入时初动能可能不等，又因为磁场对电荷的洛伦兹力不做功，故这些粒子从射入到射出动能不变，但不同粒子的动能可能不等，A项错误．粒子在磁场中偏转的半径为r＝，由于比荷和速度都相等，磁感应强度B为定值，故所有粒子的偏转半径都相等，B错误．同时各粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝，也相等，根据几何规律：圆内，较长的弦对应较大的圆心角，所以从Q点射出的粒子偏转角最大，在磁场内运动的时间最长，C对．沿PQ方向射入的粒子不可能从Q点射出，故偏角不最大，D错，选C.二、带电体在洛伦磁力作用下的运动问题

对带电体在洛伦兹力作用下运动问题的分析思路：

1．确定研究对象，并对其进行受力分析．

2．根据物体受力情况和运动情况确定每一个运动过程所适用的规律．(力学规律均适用)

总之解决这类问题的方法与纯力学问题一样，无非多了一个洛伦兹力．要特别注意洛伦兹力不做功．

8．如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂直于磁场方向放置，细棒与水平面夹角为α.一质量为m带电荷量为＋q的圆环A套在OO′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ

α.现让圆环A由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中：

(1)圆环A的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？

(2)圆环A能够达到的最大速度为多大？

解析：(1)由于μ

α，所以环将由静止开始沿棒下滑．环A沿棒运动的速度为v1时，受到重力mg、洛伦兹力qv1B、杆的弹力FN1和摩擦力Ff1＝μFN1.根据牛顿第二定律，对圆环A沿棒的方向：mgsin

α－Ff1＝ma，垂直棒的方向：FN1＋qv1B＝mgcos

α，所以当Ff1＝0(即FN1＝0)时，a有最大值am，且am＝gsin

α，此时qv1B＝mgcos

α，解得：v1＝

(2)设当环A的速度达到最大值vm时，环受杆的弹力为FN2，摩擦力为Ff2＝μFN2.此时应有a＝0，即mgsin

α＝Ff2，在垂直杆方向上：FN2＋mgcos

α＝qvmB，解得：vm＝

答案：见解析

9．如图所示，下端封闭、上端开口，高h＝5

m、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一质量m＝10

g、电荷量q＝0.2

C的小球．整个装置以v＝5

m/s的速度沿垂直于磁场方向进入B＝0.2

T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端管口飞出．取g＝10

m/s2.求：

(1)小球的带电性．

(2)小球在管中运动的时间．

(3)小球在管内运动过程中增加的机械能．

解析：(1)小球受洛伦兹力方向向上，故小球带正电．

(2)小球的实际运动速度可分解为水平方向的速度v和竖直方向的速度vy.与两个分速度对应的洛伦兹力的分力分别是竖直方向的Fy和水平方向的Fx.其中，竖直方向的洛伦兹力Fy＝qvB不变，在竖直方向上由牛顿第二定律得：qvB－mg＝ma.又有h＝at2，解得t＝1

s.(3)小球飞出管口时，竖直方向的速度为：vy＝at.则小球飞出管口的合速度为：v合＝，动能增量，重力势能的增量ΔEp＝mgh.解上述各式得机械能增加量为ΔEk＋ΔEp＝1

J.答案：(1)带正电(2)1

s(3)1

J

10．如图所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是下图中的()

A．①②

B．③④

C．①④

D．②④

解析：给圆环向右的初速度v0，圆环运动有三种可能性，若Bv0q＝mg时，圆环做匀速直线运动，故①正确．若v>v0时，圆环与杆下边有摩擦力作用，摩擦力逐渐减小，运动加速度逐渐减小，最终为零，Bvq＝mg时，圆环做匀速直线运动，故④正确．若v

答案：C

第五篇：磁场对运动电荷的作用(教学设计)

《磁场对运动电荷的作用》教案

教学设计理念：

本节课的主线是让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“对比—推理—假设—实验验证”。首先，从观看视频《极光》引入，留下问题，激发学生的学习兴趣；然后，通过猜想、验证、得出结论的研究方法认知洛伦兹力的存在； 再采用类比探究的科学方法明确了洛伦兹力方向的判断法则—左手定则；最后，运用宏观向微观递进的科学思想从理论上解决洛伦兹力大小计算的问题，进一步培养学生的分析推理能力。这些探究过程让学生自己动脑、动手，发挥学生的主体作用。并让学生把所学的知识应用到生活、生产当中，能够简单解释极光、电视的工作原理等；最后留下问题：“极光现象中，来自外太空的带电粒子在洛伦兹力作用下，为何会螺旋状地运动到两极？”，首尾呼应，为下节课的学习做铺垫。★新课标要求

（一）知识与技能

1．通过实验掌握左手定则，并能熟练地用左手定则判断洛仑兹力的方向。2．理解安培力是洛仑兹力的宏观表现。

3．会推导洛仑兹力的公式 f=qvB，并掌握该公式的适用条件。4．熟练地应用公式f=qvB进行洛仑兹力大小的计算。

5、应用洛伦兹力有关知识解释生产生活中有关的一些问题。

（二）过程与方法

通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。

（三）情感、态度与价值观

让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“对比—推理—假设—实验验证” ★教学重点

1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

2、掌握垂直进入匀强磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。★教学难点

洛仑兹力公式f=qvB的推导 ★教学方法

实验观察法、讲述法、分析推理法 ★教学用具：

阴极射线管、电源、磁铁、投影仪、幻灯片 ★教学过程

一、引入新课：

观看《美丽的极光》影片

提出问题：极光现象如何形成的？它为什么会出现在两极地区？ 引入新课：磁场对运动电荷的作用

二、新课教学过程

（一）、复习安培力，左手定则，引入洛伦兹力 复习安培力，安培力方向的判断方法——左手定则 提问：安培力是如何产生的？

学生讨论、猜想：电荷的定向移动形成电流，磁场可能对运动的电荷会产生力的作用。实验验证：

介绍：阴极射线管

用一个蹄形磁铁在电子束的路径上加磁场，观察到电子束在磁场中发生偏转。结论：磁场对运动电荷的确有作用力，这个力叫做洛伦兹力。安培力是洛伦兹力的宏观表现。

（二）、洛仑兹力的方向 提问：作为一种力，洛伦兹力是有方向的，那么，我们怎样来确定它的方向呢？ 学生讨论、猜想：洛伦兹力方向可以类比安培力方向的判断方法——左手定则 其中四个手指应该指向正电荷运动的方向，如果是负电荷，四指要指向负电荷运动的反方向 实验验证：

先让学生利用左手定则理论上判断运动电荷受力方向，再利用阴极射线管，实验验证，改变磁场方向，反复实验。

得出结论：洛仑兹力方向的判断方法——左手定则

（三）、洛仑兹力的大小

问题：我们能否根据已有的知识，从理论上推导洛伦兹力大小该如何计算呢？ 建模：匀强磁场中，放入一根通以恒定电流的直导线，并与磁场垂直

设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为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）这段导线内总的自由电荷数（2）通电导线中的电流（3）通电导线所受的安培力

（4）每个自由电荷所受的洛伦兹力 教师引导，学生分组讨论，推导

选择具有代表性的同学，让他的推导过程写在黑板上，再请这位同学简叙推导过程。教师总结：（1）这段导线内的自由电荷数NnSL（2）通电导线中的电流IQtnqSv

（3）通电导线所受的安培力F安BILBnqSvLfqvB2（4）每个自由电荷所受的洛伦兹力

强调公式fqvB的适用条件：

运动电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直。

（四）、生活中的洛伦兹力 1．极光现象

根据本节课所学内容，简单解释极光现象：（3D动画模拟）

来自外太空的带电粒子在射向地球时，受到地磁场对它的作用，即洛伦兹力的作用，使这些带点粒子螺旋状地运动到了两极，然后，与两极的高层大气发生作用，产生各种各样的光线，就是美丽的极光现象。2.电视机

简单介绍：电视机屏幕上能显示出美丽图象，也是跟运动的电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用有关。

课后任务：同学们要想更深入了解极光现象和电视机的工作原理，可以自己上网查阅资料，下节课请一些同学来讲一讲。

三、小结

1、通过猜想、验证、得出结论的研究方法认知了洛伦兹力的存在

2、采用类比探究的科学方法明确了洛伦兹力方向的判断法则—左手定则

3、运用宏观向微观递进的科学思想从理论上解决了洛伦兹力大小计算的问题

四、课后思考题：

1、公式：fqvB的适用条件是磁场方向与电荷的运动方向垂直，如果磁场方向与电荷的运动方向不垂直，又该如何计算洛伦兹力呢？

2、极光现象中，来自外太空的带电粒子在洛伦兹力作用下，为何会螺旋状地运动到两极？

五、板书设计：

磁场对运动电荷的作用

一、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现

二、洛伦兹力的方向──左手定则

三、洛仑兹力的大小 fqvB

适用条件：

运动电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直。

四、生活中的洛伦兹力

六、作业

1、课本P124 1、2、3、4

2、练习册相关习题

七、课后反思

本节课的主要思想，也体现了新课程的理念，学生的收获也不少，但还有一

些不足的地方。在探究洛伦兹力方向的过程，可以先从实验入手，观察阴极射线管中电子在磁场作用下发生偏转，再让学生自己如何判断洛伦兹力的方向，学生可能会提出右手定则，教师再通过引导、总结，最后得出左手定则；还有在探究洛伦兹力大小的过程，所给的例题，解题的味道太浓，可以先从宏观引导在微观，让学生自己提出所必须求的物理量，然后丢给学生自己独立去思考，多留给学生一些互动的时间，选择学生一些有代表性的推导过程（有好的，有不完整的），将其实物投影，最后，教师再引导、总结出结论，这样更能体现探究的精神，真正体现学生的主体地位。