第一章2 磁场对运动电荷的作用力-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

2　磁场对运动电荷的作用力 学习目标要求 核心素养和关键能力 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。 2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小。 3.知道电视显像管的基本构造及工作的基本原理。 1.核心素养 (1)建立流体柱状模型推导洛伦兹力公式。 (2)从动力学角度分析带电粒子的磁偏转。 2.关键能力 物理建模能力。 授课提示：对应学生用书第10页 洛伦兹力的方向和大小 1．洛伦兹力 (1)定义：运动电荷在磁场中受到的力。 (2)洛伦兹力与安培力的关系：通电导体在磁场中所受的安培力是导体中运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质。 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和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＝qvB_sin_θ。 (2)当v⊥B时：F＝qvB。 (3)当v∥B时：F＝0。 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．原理 (1)电子枪发射电子。 (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。 主评价———————————————————— 1．判断正误 (1)运动的电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力，正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同，负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。(×) (2)同一电荷，以相同大小的速度进入磁场，速度方向不同时，洛伦兹力的大小可能相同。(√) (3)若电荷的速度方向与磁场平行，电荷不受洛伦兹力。 (√) (4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时，应同时考虑电荷的电性。 (√) (5)显像管中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．显像管的工作原理图如图所示，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的O点。为使电子在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，阴影区域所加磁场的方向是(　　) A．竖直向上　　　　　　 B．竖直向下 C．垂直于纸面向内 D．垂直于纸面向外 解析：电子向上偏，根据左手定则可知，阴影区域所加磁场的方向垂直于纸面向外，故选D。 答案：D 3．如图所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出。在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是(　　) A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向 C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向 解析：使用左手定则判断电子受到的洛伦兹力方向时，要注意四指与电子速度方向相反。A所述情况电子受力沿y轴负向；B所述情况，电子受洛伦兹力沿z轴负方向；电场中电子受到的电场力与电场方向相反，C所述电场会使电子向z轴正方向偏转；D所述电场使电子向y轴负方向偏转。 答案：B 授课提示：对应学生用书第11页 　洛伦兹力的方向 　观察阴极射线在磁场中的偏转。 (1)图甲是阴极射线管的结构示意图，荧光屏的作用是什么？电子运动的方向怎样？阴极射线管中电流的方向是怎样的？ (2)图乙是把阴极射线管放入磁场中的情形，电子束偏转方向是怎样的？如果把通有与电子运动方向相同的电流的导线放入该位置，则通电导线所受安培力的方向怎样？ 提示：(1)电子打到荧光屏上发光，光线显示出电子的径迹；电子由阴极向阳极运动；电流方向与电子运动方向相反。 (2)电子向下偏转；通电导线所受安培力方向向上。 1．判断方法 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(或负电荷运动的反方向)，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷(负电荷)在磁场中所受洛伦兹力的方向。 2．决定因素 (1)电荷的电性(正、负)。 (2)速度方向。 (3)磁感应强度的方向。 当电荷的电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，如果只让其中一个反向，则洛伦兹力必定反向；如果让两个同时反向，则洛伦兹力方向不变。 1．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。不要误以为四指总是指向电荷的运动方向。 2．电荷运动的速度方向和磁感应强度