第1章 2 磁场对运动电荷的作用力-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册【名师导航】同步Word教参(人教版)

2.磁场对运动电荷的作用力 学习目标：1.[科学探究]通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用。　2.[物理观念]知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。　3.[科学思维]掌握洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力。　4.[科学态度和责任]了解电视显像管的基本构造和工作原理。 一、洛伦兹力的方向和大小 1．洛伦兹力 (1)定义：运动电荷在磁场中受到的力。 (2)洛伦兹力与安培力的关系：通电导体在磁场中所受的安培力是导体中运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质。 2．洛伦兹力的方向 (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；让磁感线从掌心垂直进入，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正电荷受力的方向相反。 (2)洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面。 3．洛伦兹力的大小 (1)当v与B成θ角时：F＝qvBsin_θ。 (2)当v⊥B时：F＝qvB。 (3)当v∥B时：F＝0。 二、电视显像管的工作原理 1．构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。 2．原理 (1)电子枪发射电子。 (2)电子束在磁场中偏转。 (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、强弱都在不断变化，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。 4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)运动的电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力，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)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。 (√) (3)若电荷的速度方向与磁场平行，电荷不受洛伦兹力。 (√) (4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时，应同时考虑电荷的电性。 (√) (5)显像管中偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打在荧光屏上的光点是不动的。 (√) 2．湖北武当山金殿，以前在雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。近些年为了保护古建筑，在金殿顶部安装了避雷针，此后，雷火炼殿的奇观消失了。假设某次雷雨时，有一团带大量负电荷的乌云经过其正上方时，发生放电现象。下列说法正确的是(　　) A．通过避雷针的电流，方向是从云到殿 B．通过避雷针的电流，不受安培力 C．通过避雷针的电流，所受安培力方向偏西 D．通过避雷针的电流，所受安培力方向竖直向下 C　[电流的方向为正电荷定向移动的方向，与负电荷移动的方向相反，大量负电荷从乌云流向避雷针，说明电流方向是从金殿到乌云，A错误；地磁场大致方向是从南到北，根据左手定则，其所受安培力方向偏西，C正确，B、D错误。] 3．初速度为v0的电子沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则(　　) A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变 C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变 A　[由安培定则可判定直线电流右侧磁场的方向垂直纸面向里，根据左手定则可判定电子所受洛伦兹力向右，由于洛伦兹力不做功，故电子动能不变，速率不变。] 洛伦兹力的方向 1．没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象？ 2．光束实质上是什么？ 3．若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？ 提示：1.电子束沿直线运动　2.电子束　3.弯曲 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。当电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，如果只让一个反向，则洛伦兹力必定反向； 如果让两个同时反向，则洛伦兹力方向不变。 2．洛伦兹力的特点：洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化。但无论怎样变化，洛伦兹力都与电荷运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小。 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。 【例1】　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(　　) A　　　 B　　　　 C　　　　D 思路点拨：(1)明确磁场方向，带电粒子速度方向，带电粒子电性情况。 (2)利用左手定则判断带电粒子所受的洛伦兹力的方向。 D　[根据左手定则可以判断，选项A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下；选项B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上；选项C中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向