内容正文:
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第2节 磁场对运动电荷的作用力
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核心素养要求
核心素养呈现
1.知道什么是洛伦兹力。利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2.知道洛伦兹力大小的推理过程。
3.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。
4.了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断。理解洛伦兹力对电荷不做功。
5.了解电视显像管的工作原理。
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课前
自主梳理
运动电荷
洛伦兹力
磁感线
四指
拇指
洛伦兹力的方向
1.洛伦兹力
(1)定义: ___________在磁场中所受的力。
(2)与安培力的关系:通电导线在磁场中所受的安培力是___________的宏观表现。
2.洛伦兹力的方向:
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平面内;让___________从掌心进入,并使___________指向正电荷运动方向,这时___________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。
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×
√
(1)运动的电荷在磁场中受的力叫洛伦兹力,正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同,负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。( )
(2)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同时考虑电荷的电性。( )
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0
洛伦兹力的大小
1.当v与B成θ角时:F=___________。
2.当v⊥B时,F=___________。
3.当v∥B时:F=___________。
qvBsin θ
qvB
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√
√
(1)若电荷的速度方向与磁场平行时,不受洛伦兹力。 ( )
(2)同一电荷,以相同大小的速度进入磁场,速度方向不同时,洛伦兹力的大小也可能相同。( )
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偏转线圈
电子束的磁偏转
1.构造:如图所示,由电子枪、___________和荧光屏组成。
显像管原理示意图
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发射电子
偏转
不断变化
2.原理
(1)电子枪___________;
(2)电子束在磁场中___________;
(3)荧光屏被电子束撞击发光。
3.扫描: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___________,使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。
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电视机显像管阴极能够发射电子,电子打到荧光屏上就能发光,电子束在偏转磁场的洛伦兹力作用下偏转,是电视机产生图像的前提。
(1)要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?
提示:由左手定则可知,要使电子打在A点,偏转磁场应该垂直纸面向外。
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(2)要使电子在荧光屏的位置从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化?
提示:要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该先垂直纸面向外并逐渐减小,然后垂直纸面向里并逐渐增大。
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课堂
重点探究
eq \a\vs4\al(洛伦兹力的方向)
[思考探究]
如图所示,电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中发生了向下偏转,试问:
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(1)什么力使电子向下偏转?该力的方向如何?
提示:洛伦兹力 向下
(2)电子运动轨迹附近的磁场方向如何?电子所受洛伦兹力与磁场方向、电子运动方向存在什么关系?
提示:磁场方向向里 电子所受洛伦兹力与磁场方向垂直,与电子运动方向垂直,满足左手定则。
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[思维深化]
1.决定洛伦兹力方向的三个因素:电荷的正负、速度方向、磁感应强度的方向。
2.洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直,即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面,即F、B、v三个量的方向关系是:F⊥B,F⊥v,但B与v不一定垂直。
3.用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时,应注意将四指指向负电荷运动的反方向。
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试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向,其中垂直于纸面指向纸里的是( )
思路点拨:(1)明确磁场