第一章 2 磁场对运动电荷的作用力（配套课件）-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（人教版选择性必修第二册）

2　磁场对运动电荷的作用力 第一章　安培力与洛伦兹力 【学习目标】 1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向. 2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小. 3.知道电视显像管的基本构造及工作的基本原理. 【内容索引】 梳理教材 夯实基础 探究重点 提升素养 随堂演练 逐点落实 课时 对点练 3 SHULIJIAOCAI　 HANGSHIJICHU 梳理教材　夯实基础 1 一、洛伦兹力的方向和大小 1.洛伦兹力 (1)定义： 在磁场中受到的力. (2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是 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个平面内；让 从掌心垂直进入，并使 指向正电荷运动的方向，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.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向 . 运动电荷 洛伦兹力 磁感线 四指 拇指 相反 3.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 0 二、电子束的磁偏转 1.显像管的构造：如图1所示，由电子枪、____ 和荧光屏组成. 2.显像管的原理 (1)电子枪发射 . (2)电子束在磁场中 . (3)荧光屏被电子束撞击时发光. 偏转 线圈 高速电子 偏转 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. 图1 不断变化 1.判断下列说法的正误. (1)运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力.(　　) (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.(　　) (3)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零. (　　) (4)电荷垂直磁场运动时所受洛伦兹力最小，平行磁场运动时所受洛伦兹力最大.(　　) (5)显像管内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.(　　) 即学即用 √ × × × √ 2.如图2所示，一阴极射线管左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的运动轨迹向下弯曲，则导线中的电流方向为__________.(填“从A到B”或“从B到A”) 从B到A 图2 返回 TANJIUZHONGDIAN　 TISHENGSUYANG 探究重点　提升素养 2 导学探究 一、洛伦兹力的方向 如图3所示，电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中向下发生了偏转，试问： (1)什么力使电子偏转？该力的方向如何？ 图3 答案　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？ 答案　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 知识深化 1.洛伦兹力的方向 (1)F、B、v三者方向间的关系 洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，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. 说明：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，如图4甲、乙所示. 图4 (2)受洛伦兹力方向的判断 在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向. 2.洛伦兹力的特点 (1)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，洛伦兹力都与运动方向垂直. (2)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. 例1　试判断下列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 解析　根据左手定则可以判断，选项A中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向下； 选项B中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向上； 选项C中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直纸面指向纸外； 选项D中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里，D正确. √ 导学探究 二、洛伦兹力的大小 如图5所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B.设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q且定向移动的速率都是v. (1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所 受安培力多大？ 图5 答案　nqvS　nqvSLB　 (2)长为L的