(教用word)第1章 第2节 洛伦兹力-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

第2节　洛伦兹力 学业要求＋核心素养 1．通过实验，探究磁场对运动电荷的作用力。(科学探究) 2．知道什么是洛伦兹力，能计算洛伦兹力的大小，会判断洛伦兹力的方向。(物理观念) 3．知道洛伦兹力对运动电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小。(物理观念) 4．知道洛伦兹力与安培力之间的关系，能根据安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式。(物理观念) 5．知道带电粒子在磁场中做圆周运动的条件。(科学思维) 6．掌握确定带电粒子在磁场中做圆周运动半径的方法，并能解答相关问题。(科学思维) 一、磁场对运动电荷的作用 1．基础梳理 (1)磁场对静止的电荷没有力的作用，磁场对运动的电荷有力的作用。 (2)磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。 (3)电荷的速度方向与磁场平行时，所受的洛伦兹力为零。当电荷的速度方向与磁场方向垂直时，所受的洛伦兹力f＝qvB。当电荷的速度方向与磁场磁感应强度的方向成θ角时，电荷所受的洛伦兹力大小为f＝qvBsin θ。 2．尝试探究 如图所示是一幅北极光照片。 (1)极光的产生与什么有关呢？ 提示：与太阳射出的带电粒子受到地磁场的作用有关。 (2)你知道电视机的工作原理与什么有关吗？ 提示：与带电粒子受到磁场作用有关。 (3)把一个U形磁铁跨放在阴极射线管外面，电子流有什么变化，说明了什么？ 提示：电子流运动的轨迹发生弯曲，说明运动电荷受到磁场的作用力。 二、从安培力到洛伦兹力 1．基础梳理 (1)安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力的宏观表现。 (2)左手定则：伸出左手，拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。 2．尝试探究 洛伦兹力随磁场方向的不同而改变。 (1)如何判定洛伦兹力的方向呢？ 提示：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向。 (2)洛伦兹力对运动电荷做功吗？ 提示：洛伦兹力与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动的方向，不改变电荷的速度大小。 三、带电粒子在磁场中的运动 1．基础梳理 带电粒子垂直射入匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，轨道半径r＝，周期T＝＝。 2．尝试探究 如图所示的装置叫作洛伦兹力演示仪。玻璃泡内的电子枪(即阴极)发射出阴极射线，使玻璃泡内的低压汞蒸气发出辉光，这样就可显示出电子的轨迹。 (1)当没有磁场作用时，观察电子的运动轨迹，你看到了什么？ 提示：当没有磁场时，电子的运动轨迹为直线。 (2)当外加一磁场，让电子垂直射入磁场时，电子的运动轨迹有什么变化？ 提示：当电子垂直射入磁场时，电子的运动轨迹为圆形。 (3)当外加一磁场，让电子不垂直射入磁场时，电子的运动轨迹有什么变化？ 提示：当电子不垂直射入磁场时，电子做螺旋运动。 (4)有磁场作用时，电子的运动轨迹是否可能为直线？为什么？ 提示：有可能。如果电子速度方向与磁场平行，则电子不受洛伦兹力，运动方向不改变。 (5)假设有一带电粒子质量为m，电荷量为q，速率为v，匀强磁场的磁感应强度为B，其中v与B垂直(粒子重力不计)。带电粒子做圆周运动的半径和周期是多少？ 提示：带电粒子只受洛伦兹力，做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qvB＝m，解得r＝，又T＝，解得T＝。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)运动电荷在磁场中一定受磁场力的作用。 (　　) ×　提示：当电荷运动方向与磁场方向平行时，不受磁场力作用。 (2)静止电荷在磁场中一定受磁场力的作用。 (　　) ×　提示：静止电荷在磁场中不受磁场力作用。 (3)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。 ( √ ) (4)洛伦兹力对运动电荷不做功。 ( √ ) 2．关于电荷在磁场中的运动速度、磁场和电荷受到的洛伦兹力三者之间的方向关系，其中正确的是(　　) A　　　　 B　　　　C　　　　　D A　解析：根据左手定则，选项A中电荷所受洛伦兹力方向向下，选项A正确；选项B中电荷所受洛伦兹力方向向下，选项B错误；选项C中电荷运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，选项C错误；选项D中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，选项D错误。 3．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是(　　) A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 B　解析：根据洛伦兹力的特点，洛伦兹力对带电粒子不做功，选项A错，选项B对；根据f＝qvB可知，洛伦兹力大小与速度