洛伦兹力专题.docVIP

高二物理选修3-1导学案 第三章《洛伦兹力专题》 学生姓名：___________ 【学习目标】 知道洛伦兹力不做功，它只改变带电粒子的速度方向，不改变其速度的大小 会分析带电物体在磁场中运动受力的动态变化问题 掌握带电粒子在复合场中运动的规律 洛伦兹力与现代科技 【教学重点与难点】 1.分析带电物体在磁场中运动受力的动态变化问题 2.带电粒子在复合场中运动的规律 【自主学习】 类型一：在洛伦兹力作用下带电体受力情况的动态分析 在洛伦兹力的计算式F=qB中，当带电体在磁场中的速度变化时，洛伦兹力的大小随之改变这样，带电体在运动过程中的受力情况是动态变化的。带电粒子在复合场中运动时，其运动状态是由粒子所受电场力，洛伦兹力和重力的共同作用来决定的，对于有轨道约束的运动，还要讨论弹力、摩擦力对运动的影响。 【例1】(2010·台州高二检测)质量为0.1 g的小物块，带有5×10-4 C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，g=10 m/s2)问： (1)物块带电性质？ (2)物块离开斜面时的速度为多少？ (3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少？ 【变式训练1】如图所示，足够长的绝缘斜面与水平面间的夹角为α(sinα=0.6)，放在水平方向的匀强磁场和匀强电场中，电场强度E=50 V/m，方向水平向左，磁场方向垂直于纸面向外.一个带电量q=+4.0×10-2C，质量m=0.40 kg的光滑小球以初速度0=20 m/s从斜面底端A冲上斜面，经过3 s后离开斜面，求磁场的磁感应强度.(取g=10 m/s2) 类型二：带电粒子在复合场中运动 复合场：是指电场、磁场和重力场并存，或者其中两种场并存，或分区域存在 一、复合场的分类： 1、非叠加场：即电场与磁场有明显的界线，带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动，即分段运动，该类问题运动过程较为多，但对于每一段运动又较为清晰易辨，往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度，具有承上启下的作用． 2、叠加场：即在同一区域内同时有电场和磁场 二、带电粒子在复合场电运动的基本分析 1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将________或做____________． 2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做__________运动． 3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做___________运动． 4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理． 三、电场力和洛仑兹力的比较 1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对_____的电荷有洛仑兹力的作用． 2.电场力的大小F＝_______，与电荷的运动的速度无关；而洛仑兹力的大小f=__________,与电荷运动的_________大小和方向均有关． 3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛仑兹力的方向始终既和磁场_________，又和速度方向_______． 4.电场力既可以改变电荷运动的________，也可以改变电荷运动的__________，而洛仑兹力只能改变电荷运动的速度_________，不能改变速度_________ 5.电场力_______(能、不能)对电荷做功，能改变电荷的动能；洛仑兹力_______(能、不能)对电荷做功，不能改变电荷的动能． 6.匀强电场中,粒子只在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为_________；匀强磁场中,粒子在洛仑兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为________． 四、对于重力的考虑 重力考虑与否分两种情况．（1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；（2）而对于一些宏观物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力． （一）带电粒子在非叠加场中运动 【例1】如图16－85所示，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为E，在x轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．正离子从M点垂直磁场方向，以速度v射入磁场区域，从N点以垂直于x轴的方向进入电场区域，然后到达y轴上P点，若OP＝ON，则入射速度应多大？若正离子在磁场中运动时间为t1，在电场中运动时间为t2，则t1∶t2多大？ 【变式训练1】如图所示的装置，左半部为速度选择器，右半部为匀强的偏转电场.一束同位素离