第2章 4 磁场对运动电荷的作用-2021-2022学年高中物理选修1-1【名师导航】同步Word教参(人教版)

四、磁场对运动电荷的作用 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.理解安培力是导线中定向运动的电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．(难点) 2．学会用左手定则判断带电粒子在磁场中运动方向的问题．(重点) 3．知道电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用．(难点) 一、洛伦兹力 1．定义 磁场对运动电荷的力叫洛伦兹力． 2．洛伦兹力与安培力的关系 通电导线受到的安培力，是导线中定向运动的电荷受到的洛伦兹力的宏观表现． 3．洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向遵循左手定则．即伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向正电荷运动的方向，那么，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；负电荷的受力方向与正电荷的受力方向相反． 二、显像管的工作原理 1．在洛伦兹力演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是直进的，外加磁场以后，电子束的径迹变成圆形．磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径． 2．电视机显像管中电子束的偏转利用的就是运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的原理来工作的． 3．显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光．电子束经过水平偏转磁场和竖直偏转磁场，且偏转磁场的强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动． 1．思考判断 (1)静止的电荷在磁场中可能受洛伦兹力． (×) (2)电荷若沿磁场方向运动不受洛伦兹力． (√) (3)洛伦兹力的方向总是与粒子运动方向垂直． (√) (4)电视机显像管中电子束的偏转是利用的洛伦兹力． (√) (5)电子束撞击荧光屏时荧光屏会发光． (√) (6)电视机显像管中若磁场加强，电子束偏转幅度变小． (×) 2．航天员若要走出舱外，所穿的宇航服必须要能阻挡宇宙射线的辐射．而射向地球的绝大多数宇宙射线，在地磁场洛伦兹力的作用下发生偏转，基本到达不了地球表面．如图所示，一束带正电粒子流(类似于宇宙射线)沿图中箭头所示方向通过两磁极间时，其偏转方向为(　　) A．向上　B．向下 C．向N极 D．向S极 A　[蹄形磁铁磁极之间的磁场方向由N极指向S极，带电粒子沿题图箭头的方向运动，根据左手定则，洛伦兹力方向向上，则粒子向上偏转，故A正确，B、C、D错误．] 3．(多选)关于电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是(　　) A．电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止在磁场中，不可能受到磁场力 B．电场对在其中的电荷一定做功，磁场对放入其中的电荷也一定做功 C．电场力和洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上 D．只有运动的电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力的作用 AD　[电荷在电场中一定受到电场力的作用，但只有运动的电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力的作用，洛伦兹力永远不做功．] 4．如图所示，阴极射线管发出的电子束在阳极和阴极间强电场的作用下沿直线运动，如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场，则电子束的偏转方向为(　　) A．向上偏转 B．向下偏转 C．垂直纸面向里偏转 D．垂直纸面向外偏转 B　[带电粒子所受洛伦兹力的方向决定电子束的偏转方向，可用左手定则判定，但在运用左手定则判定洛伦兹力方向时，磁场垂直穿过手心，四指应指向电子运动的反方向，则大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向，方向为竖直向下，故电子束向下偏转，选项B正确．] 对洛伦兹力的理解 1.洛伦兹力与安培力的关系 通电导线受安培力是内部大量定向移动电荷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．洛伦兹力的作用特点 由于洛伦兹力遵守左手定则，其方向总是与电荷的运动方向垂直，因此洛伦兹力只改变速度方向不改变速度大小，对运动电荷不做功． 3．洛伦兹力和电场力的比较 洛伦兹力 电场力 性质 磁场对在其中运动电荷的作用力 电场对放入其中电荷的作用力 产生 条件 磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷不受洛伦兹力 电场中的电荷无论是静止还是沿任何方向运动，都要受到电场的作用力 方向 ①方向由电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，各方向之间关系遵循左手定则 ②洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不一定垂直) ①方向由电荷正负、电场方向决定 ②正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反 做功 情况 一定不做功 可能做正功，可能做负功，也可能不做功 【例1】　(多选)一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则(　　) A．此空间一定不存在磁场 B．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行 C．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直 D．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直 思路点拨：①“未发生偏转”说明电子做直线运动． ②做直线运动的条件是物体