第一章 2. 磁场对运动电荷的作用力-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【重难点手册】人教版

重雄点手册高中物理选择性必修第二册J 第2节 磁场对运动电荷的作用力 重点和难点 课标要求 1.经历实验探究洛伦兹力方向的过程，知道洛伦兹力的方 向与电荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直，会用左手定 重点：洛伦兹力的大小 则判断洛伦兹力的方向、 难点：用左手定则判断洛伦兹力 2.经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程，由此体 的方向 会磁场中通电导线所受的安培力实际上是运动电荷所受洛伦 兹力的宏观表现，会计算洛伦兹力的大小 3.知道电视机显像管的基本构造及工作的基本原理 01一y备知识梳理。一 基础梳理 (2)探究结论 知识点1洛伦兹力的方向 ①磁场对运动电荷会产生力的作用： ②磁场对运动电荷的作用力方向与磁场 1.实验探究：磁场对运动电荷是否有力的 方向有关； 作用 ③磁场对运动电荷的作用力大小与磁感 (1)探究过程 应强度大小有关； ①没有外加磁场时，观察到阴极射线管中 ④当电荷运动方向与磁场方向平行时，磁 电子束的运动轨迹为直线，如图甲所示； 场对运动电荷没有力的作用， 儿了束狭缝荧光屏 2.洛伦兹力的定义 c0f 运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力. 阴极 3.洛伦兹力的方向判断一左手定则 如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手 ②把一个蹄形磁铁跨放在阴极射线管外 指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线 面，电子流运动轨迹发生弯曲，如图乙所示； 从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向.这 ③将磁铁的N极、S极交换位置，电子束 时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中 所受洛伦滋力的方问· 的偏转方向与②中相反； (1)在用左手定则判断× ④将两蹄形磁铁并在一起再做上面的实 运动的电荷在磁场中所受 验，电子束的偏转角度增大； 洛伦兹力的方向时，对于正 ⑤把一个条形磁铁的N极或S极平行于 电荷，四指指向电荷的运动 电子束方向由一端靠近阴极射线管，电子束运 方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的 动轨迹几乎不弯曲. 反方向. 10 第一章安培力与洛伦兹力 (2)洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向 面向里) 和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直 可见当v⊥B时，0=90°，sin0=1,则F=qB, 于电荷运动方向和磁场方向所确定的平面，F、 即运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大； B、v三者的方向关系是F⊥B,F⊥0，但B与v 当v∥B时，0=0°，sin0=0,则F=0,即运动方 不一定垂直 向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力 知识点2洛伦兹力的大小 3.洛伦兹力和安培力的区别与联系 1.公式推导 (1)区别 设导体内单位体积内的自由电荷数为， ①洛伦兹力是指单个带电粒子在磁场中 自由电荷电荷量记为q,定向移动的速度为， 运动时所受到的力，而安培力是指通电直导线 设长度为（的导线中的自由电荷在t时间内全 在磁场中所受到的力； 部通过截面S(如图所示)，则通过的电荷量为 ②洛伦兹力恒不做功，而安培力可以做功. Q.根据安培力公式F安=BIl可做如下推导： (2)联系 根据1-有 ①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹 I-ngutS 力是安培力的微观解释： ① t -nquS. ②大小关系：F客=nF洛(n是导体中定向 安培力F安=IlB.② 运动的电荷数)； 将①式代入②式，有 ③方向关系：洛伦兹力与安培力的方向均 F安=nquSlB. 可用左手定则进行判断 这段导线中含有的运动电荷数为lS,而 知识点3电子束的磁偏转 安培力是磁场作用在这段导线中的每个运动 1.构造 电荷的洛伦兹力的合力，F%= nls 电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光 所以F洛=9uSB 屏三部分组成，如图所示. nls =quB 心子枪 \A 注意上式为电荷垂直磁场方向运动时 龟子束 卓运 受到的洛伦兹滋力， 荧光屏 偏转线 B 2.v与B有夹角0 6 2.原理 洛伦兹力F洛=qwB的适 用条件是B⊥v,当v的方向与 阴极发射电子，经过偏转线圈（偏转线圈 B的方向成一角度日时（如图所 产生的磁场和电子运动方向垂直)时电子受洛 示)，可以把速度)分解为与B平行的分速度 伦兹力发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏 ℃∥及与B垂直的分速度1，平行的分速度不产 上，使荧光屏发光 生洛伦兹力作用，这时F洛=qv1B=quBsin0. (1)如果要使电子束在水平方向偏离中 其方向还是由左手定则判定，这时四指所 心，打在荧光屏上的A点，由左手定则可判断， 指的方向为分速度1的方向，洛伦兹力的方向 偏转磁场应垂直于纸面向外； 还是与B、v所确定的平面垂直（图中垂直于纸 (2)如果要使电子束打在B点，磁场应垂 11 重雄点手册高中物理选择性必修第二册 直于纸面向里； 提个国 (3)如果要使电子束打在荧光屏上的位置 负电荷以速度也可匀速通过速度选择