第一章 第二节 磁场对运动电荷的作用力-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

物理 选择性必修第二册（人教） 第一章 第二节 磁场对运动电荷的作用力 预习新知，落实必备知识 导学第一步 运动电荷 四指 拇指 qvB qvB sinθ 洛伦兹力 电子枪 √ × × × √ 课堂探究，培优关键能力 导学第二步 课下培优巩固练（二） 课标要求 核心素养 1．通过实验，认识洛伦兹力。 2.能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 3.了解洛伦兹力在生产生 活中的应用。 1.物理观念：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.科学思维：掌握洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解 洛伦兹力。 3.科学态度与责任：了解电视显像管的基本构造和工作原理。 一、洛伦兹力的方向 1. 洛伦兹力： 在磁场中受到的力称为洛伦兹力。 2．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 指向正电荷运动的方向，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。 二、洛伦兹力的大小 1．当速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直时，F＝ 。 2．当速度v的方向与磁感应强度B的方向成θ角(0°<θ<90°)时，F＝ 。 三、电子束的磁偏转 1．显像管的工作原理：电子枪发射电子，经过偏转线圈，偏转线圈产生的磁场使电子受到 发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光。 2．构造： 、偏转线圈和荧光屏。 【概念辨析·试身手】 (1)若电荷的速度方向与磁场平行，则电荷不受洛伦兹力。( ) (2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直。( ) (3)洛伦兹力将使粒子的速度变大。( ) (4)带电粒子在磁场中运动时一定会受到磁场力的作用。( ) (5)在显像管中，电子受洛伦兹力的作用，径迹发生偏转。( ) 要点一 | 洛伦兹力方向的判定 【要点培优】 1．决定洛伦兹力方向的三个因素：电荷的正负、速度方向、磁感应强度的方向。当电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，如果只让一个反向，则洛伦兹力必定反向； 如果让两个同时反向，则洛伦兹力的方向不变。 2．洛伦兹力的特点：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，洛伦兹力都与电荷运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小。 3．用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，应注意将四指指向负电荷运动的反方向。 [思考·探究] 如图所示的是阴极射线管的示意图。接通电源后，阴极射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。 探究：要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，可以通过怎样的方式实现？ 提示：若加一沿y轴正方向的磁场，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向沿z轴负方向，亮线向下(z轴负方向)偏转；若加一方向沿z轴正方向的电场，电子所受电场力沿z轴负方向，亮线向下(z轴负方向)偏转。 【应用培优】 [例1] 平面a和平面b相互垂直，平面b中直线PQ和MN垂直。电荷量为＋q的粒子位于两直线交点，在平面a内以速度v运动，如图甲所示，磁场方向垂直于平面b。该粒子此时所受洛伦兹力方向正确的是(　　 ) A．由P指向Q，如图乙中F1所示 B．由N指向M，如图乙中F2所示 C．由Q指向P，如图乙中F3所示 D．位于平面a，垂直于速度v，如图乙中F4所示 解析：选C。由左手定则可以判断所受洛伦兹力方向为F3方向，A、B、D错误，C正确。 [训练] 1.如图所示，一带负电的粒子(不计重力)进入磁场中，图中的磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是(　　 ) 解析：选C。A图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指所指的方向向下，选项A错误；B图中带负电粒子的运动方向与磁感线平行，此时不受洛伦兹力的作用，选项B错误；C图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指所指的方向向下，选项C正确；D图中带负电的粒子向上运动，掌心向里，四指应向下，拇指的方向向左，选项D错误。 要点二 | 洛伦兹力的大小 【要点培优】 1．洛伦兹力公式的推导 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量均为q且定向运动的速率都是v。则导线中的电流是I＝nqvS，导线在磁场中所受的安培力 F安＝ILB＝nqvSLB，导线中自由电荷数N＝nSL，每个自由电荷受到的洛伦兹力F洛＝ eq \f(F安,N) ＝qvB。 2．洛伦兹力与安培力的关系 (1)安培力是导体中所有定向移动的自