1.2 磁场对运动电荷的作用力-2022-2023学年高二物理下学期同步学案+典例+练习（人教版2019选择性必修第二册）

1.2 磁场对运动电荷的作用力 基础知识梳理 一、洛伦兹力的方向和大小 1．洛伦兹力 (1)定义：运动电荷在 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洛伦兹力的 ． 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 ，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从 垂直进入，并使四指指向 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 ． 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＝ . 二、电子束的磁偏转 1．显像管的构造：由 、 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 时发光． 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 ，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． 典型例题分析 考点一：洛伦兹力的方向 【例1】下列有关通电导线和运动电荷受到磁场给他们的作用力方向的判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式练习】 1．物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果，下面关于一些物理学家的贡献说法不正确的是（　　） A．库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 B．洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律，安培发现了磁场对运动电荷的作用规律 C．奥斯特通过实验发现了电流的磁效应 D．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线这个简洁的方法描述电场 2．初速度为的电子，沿垂直于通电长直导线的方向射出，直导线中的电流方向与电子的初始运动方向如图所示，不计电子所受重力，则（　　） A．电子将向上偏转 B．电子将向下偏转 C．电子将垂直纸面向外偏转 D．电子将垂直纸而向内偏转 考点二：洛伦兹力的公式及简单计算 【例2】电荷量为的粒子，在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（　　） A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同 B．如果把改为，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变 C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用 D．带电粒子受到的洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度越小 【变式练习】 1．下列有关带电粒子与静止磁场的关系的说法中，正确的是（　　） A．带电粒子在磁场中运动时，其所受的磁场力可能为零 B．在磁场中运动的粒子，速度越大，其所受的磁场力越大 C．在磁场中运动的粒子，速度越大，其所受的磁场力越小 D．静止的带电粒子在磁场中也可能受到磁场的力的作用 2．关于洛伦兹力的特点，下列说法错误的是（　　） A．洛伦兹力既垂直于磁场方向又垂直电荷运动方向 B．洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，静止的电荷不会受到洛伦兹力 C．当电荷运动方向和磁场方向相同或相反的时候，电荷不受洛伦兹力 D．只要电荷放在磁场中，就一定受到洛伦兹力 考点三：推导洛伦兹力与安培力的关系 【例3】如图，弹簧测力计下挂有一单匝正方形线框，线框边长为L，质量M，线框上边水平且处于垂直纸面向内的匀强磁场中，线框通有如图方向电流，且线框处于静止状态，若此时弹簧测力计示数大小为F，已知该线框单位长度自由电子个数为n，重力加速度为g，则电子定向移动对应的洛仑兹力大小为（　　） A．F-Mg B．Mg-F C． D． 【变式练习】 1．关于安培力和洛伦兹力，下列说法不正确的是（　　） A．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 B．安培力和洛伦兹力的方向都一定与磁场方向垂直 C．安培力一定会做功，洛伦兹力一定不做功 D．安培力和洛伦兹力的方向都可以应用左手定则进行判断 2．一长为L的直导线置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导线中的电流为I。下列说法正确的是（　　） A．通电直导线受到安培力的大小为ILB B．无论通电直导线如何放置，它都将受到安培力 C．安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功 D．通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面 考点四：带电粒子在地磁场作用下的偏转方向 【例4】来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子，若这些粒子都直接到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场（如图所示）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得