1.2磁场对运动电荷的作用力 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

高二物理选择性必修二1.2《磁场对运动电荷的作用力》导学案 学习目标:1．理解洛伦兹力的实质及推导公式；理解利用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子受到洛伦兹力大小的计算，理解洛伦兹力不做功。 3．了解电视显像管和磁流体发电机的工作原理。 学习过程： 如图一所示，在有无磁场的情况下，观察电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中的偏转现象，讨论： 图一 图二 (1)使电子偏转的力是 ，该力的方向 ； (2)电子运动轨迹附近的磁场方向是 ，电子所受洛伦兹力与磁场方向、电子运动方向存在的关系是 。 一、洛伦兹力 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 (1)左手定则： 如图二，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 电荷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 。 (2)特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面. 例1.试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 3.洛仑磁力的大小 如图所示，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，单位体积内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？ (2)长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？每个自由电荷所受洛伦兹力多大？ 　 思考：如果是在空间运动的带电粒子，垂直经过磁场时，所受力的大小是多大？ 结论：洛伦兹力的大小：F＝ ，θ为电荷运动的方向与 方向的夹角. (1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时：F＝ ； (2)当电荷运动方向与磁场方向平行时：F＝ ； (3)当电荷在磁场中静止时：F＝ . 例2.电子的速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是（ ） A．3×106 N B．4.8×106 N C．4.8×10-13 N D．3×10-13 N 4.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 ． (2)洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的 ，不改变电荷的 ． 5．洛伦兹力与安培力的关系 分类 洛伦兹力 安培力 区别 单个运动的带电粒子所受到的磁场力 通电直导线所受到的磁场力 洛伦兹力不做功 安培力可以做功 联系 ①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质； ②方向关系：洛伦兹力与安培力均可用左手定则进行判断 思考：为什么洛伦兹力不做功，而安培力可以做功？ 例3：关于安培力与洛伦兹力的关系理解正确的是( ) A.安培力和洛伦兹力是完全独立的两种力,它们没有任何联系 B.安培力和洛伦兹力是完全相同的同种力,它们没有任何区别 C.安培力是磁场给电荷的作用力,洛伦兹力是磁场给电流的作用力,都是磁场作用的力 D.安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观本质 三、电子束的磁偏转 1．显像管的构造：如图所示，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． 3．扫描：在偏转区的 方向和 方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在 ，因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动，这在显示技术中叫作 ． 例4：显像管的工作原理如图所示，图中阴影区域没有磁场时，从电子枪发出的电子打在荧光屏正中央的O点。为使电子在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的OA区间，则对阴影区域所加的磁场，说法正确的是（　　） A．方向竖直向上 B．方向垂直于纸面向里 C．磁场越强，偏离中心越远 D．磁场越弱，偏离中心越远 课后作业： 1、一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束粒子流，不考虑重力及粒子间的相互作用，则下列选项不正确的是（　　） A．1带负电 B．1带正电 C．2不带电 D．3带负电 2、有关洛伦兹力和安培力的描述,下列说法中正确的是（ ） A.通电