第1章 第2节 磁场对运动电荷的作用力（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第2节　磁场对运动电荷的作用力 [学习目标] 1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向(物理观念).2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小(科学思维).3.知道电视显像管的基本原理及基本构造(物理观念).4.学会分析带电体在洛伦兹力作用下的运动(科学思维)． 知识点一　洛伦兹力的方向 1．洛伦兹力 (1)定义：运动电荷在磁场中受到的力． (2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现． 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. 知识点二　洛伦兹力的大小 一般表达式：F＝qvBsin θ，θ为v与B的夹角． (1)当v∥B，即θ＝0或180°时，F＝0. (2)当v⊥B，即θ＝90°时，F＝qvB. 知识点三　电子束的磁偏转 1．显像管的构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成． 2．显像管的原理 (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、强弱都在不断变化，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扫描. 1．判断下列说法的正误． (1)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力．(√) (2)用左手定则判断洛伦兹力方向时“四指的指向”与正电荷运动方向相反．(×) (3)电荷垂直磁场运动时所受洛伦兹力最小，平行磁场运动时所受洛伦兹力最大．(×) (4)显像管内偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打在荧光屏上的光点是不动的．(√) 2．(多选)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，则下列说法正确的是(AC) A．1带正电　　　 B．1带负电 C．2不带电　　　 D．3带正电 解析　由左手定则可知，带正电的粒子向左偏转，即粒子1；不偏转说明不带电，即粒子2；带负电的粒子向右偏转，即粒子3，选项A、C正确． 考点一　洛伦兹力的方向 【情境导学】 如图所示，阴极射线管发出的高速电子流，电子由阴极向阳极运动过程中，不加磁场时电子的径迹是直线，为什么加了如图所示的磁场后电子在运动过程中向下偏转？ 答案　不加磁场时电子不受磁场力的作用，加了磁场后电子受到磁场力的作用向下偏转． 【知识拓展】 1．洛伦兹力的方向 (1)F、B、v三者方向间的关系 洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面． 说明：F、B、v三个量的方向关系是F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，如图甲、乙所示． 　 (2)洛伦兹力方向的判断 在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向． 2．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垂直． (2)洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小． 3．左手定则应用的两个要点 (1)洛伦兹力的方向既垂直于带电粒子运动的方向，又垂直于磁场的方向，应用左手定则时必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直． (2)用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，有两种方式，一是可将四指指向负电荷运动的反方向；二是可按照正电荷的方向判断，最后把洛伦兹力的方向反过来． 【例题1】 (多选)如图所示的四种情况中，对各粒子所受洛伦兹力方向的描述正确的是(　　) A．垂直于v向右下方 B．垂直于纸面向里 C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里 思维导引：(1)先明确电荷的正负、磁场方向、速度方向；(2)按照左右顺序，即伸开左手手掌→磁感线穿过掌心→四指指向带电粒子运动的方向，然后确定安培力的方向；(3)注意负电荷按照正电荷确定，最后把方向反过来即可． 答案　BD 解析　由左手定则可判断A图中洛伦兹力的方向垂直于v向左上方；B图中洛伦兹力的方向垂直于纸面向里；C图中洛伦兹力的方向垂直于纸面向里；D图中洛伦兹力的方向垂直于纸面向里；综上所述，选项B、D正确． 【变式1】 在下列四幅图中，正确标出了带负电的粒子所受洛伦兹力f方向的是(　　) 　　　　　　 A　　　　　B　　　　　C　　　　　D 答案　A 解析　根据左手定则可知，题图A中洛伦兹力的方向向下；题图B中洛伦兹力方向向上；题图C中洛伦兹力方向垂直于纸面向里；题图D中洛伦兹力方向垂直于纸面向外．选项A正确． 考点二　洛伦兹力的大小 【情境