第一章 2 磁场对运动电荷的作用力（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【精讲精练】人教版

2　磁场对运动电荷的作用力 [学业要求] 1．通过实验探究，知道磁场对运动电荷有力的作用，知道什么是洛伦兹力。 2．知道洛伦兹力与安培力之间的关系，能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式。 3．能用洛伦兹力的计算公式计算洛伦兹力的大小，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 4．了解电视机显像管的基本构造和工作原理。 一、洛伦兹力的大小和方向 1．洛伦兹力 (1)定义：__运动电荷__在磁场中所受的力。 (2)洛伦兹力与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是导线中运动电荷所受__洛伦兹力__的宏观表现。 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、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、电子束的磁偏转 应用：电视机显像管 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__发射高速电子__。 (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__偏转线圈__产生的。 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定会受到洛伦兹力的作用 B．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 C．用左手定则判断洛伦兹力方向时，“四指的指向”与正电荷定向移动方向相同 D．洛伦兹力对运动电荷不做功 答案　CD 2．下列是洛伦兹力的是(　　) A．电荷间的作用力 B．磁场对运动电荷的作用力 C．磁铁对小磁针的作用力 D．电场对电荷的作用力 解析　电荷间的作用力是静电力，不是洛伦兹力，故A错误；磁场对运动电荷的作用力是洛伦兹力，故B正确；磁铁对小磁针的作用力是磁场力，不是洛伦兹力，故C错误；电场对电荷的作用力是电场力，不是洛伦兹力，故D错误。 答案　B 知识点一　洛伦兹力的方向 [实验探究] 在实验中，当阴极射线管两端被加上高电压后，阴极射线管中的电子沿直线前进。改变磁铁方向即改变磁场方向，观察不同情况下电子偏转方向，并将实验结果记入表中。 不同情况下电子偏转方向 磁场方向 电子运动方向 电子偏转方向 分析表，可以得到什么结论？ 答　电子偏转方向与磁场方向、电子运动方向有关。 [归纳升华] 洛伦兹力的方向 左手 定则 图示 手掌：拇指与四指垂直且在同一平面内 四指：正电荷运动方向或负电荷运动的反方向 磁场：穿过手心 拇指：洛伦兹力方向 方向 关系 (1)B的方向与v的方向不一定垂直； (2)F⊥B、F⊥v一定成立 决定 因素 电荷的正负、速度方向、磁场方向 特点 洛伦兹力方向始终与粒子运动方向垂直，故洛伦兹力不做功，只改变带电粒子的运动方向 [点睛之笔]　判断洛伦兹力的方向时，一定要先分清是正电荷还是负电荷。 　在阴极射线管的正上方平行放置通以强电流的一根长直导线，其电流方向如图所示。则阴极射线将(　　) A．向上偏斜　　　　　　 B．向下偏斜 C．向纸里偏斜 D．向纸外偏斜 [解析]　导线下方的磁场方向垂直纸面向里，阴极射线带负电，由左手定则可知洛伦兹力向下。 [答案]　B 1．如图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中，画得正确的是(其中B、F、v两两垂直)(　　) 答案　C 知识点二　洛伦兹力的大小 1．推导洛伦兹力公式：设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。 (1)根据电流的定义式可知通电导线中的电流I＝＝＝nqSv。 (2)通电导线所受的安培力F安＝BIl＝B(nqSv)L。 (3)这段导线内的自由电荷数N＝nSL。 (4)每个电荷所受的洛伦兹力 F洛＝＝＝qvB。 2．对公式F＝qvBsin θ的理解(θ为B与v的夹角) (1)当v＝0时，F＝0，即静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0。 (2)当θ＝0°或θ＝180°时，F＝0，即带电粒子的运动方