第1章 2.磁场对运动电荷的作用力-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版）

2.磁场对运动电荷的作用力 1.通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用。 2.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 3.了解洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力。 4.了解电视显像管的基本构造和工作原理。 5.会分析速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的工作原理。 　　 极光是由于来自太阳的带电粒子(太阳风)进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。极光的形成与地磁场对带电粒子的作用有关。 【问题】　磁场对电荷的作用力有什么特点呢?力的大小、方向又是怎样的呢? 知|识|梳|理 一、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:通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现。 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=qvBsin θ。 (2)当v⊥B时:F=qvB。 (3)当v∥B时:F=0。 二、电子束的磁偏转 1.显像管原理。 (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。 2.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从上向下、从左向右不断移动。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫作一场，电视机中的显像管每秒要进行50场扫描。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。 (1)运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定会受到洛伦兹力的作用。 (×) (2)洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于v和B所决定的平面，但v和B的方向不一定垂直。 (√) (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)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变的。 (√) 2.(多选)一个电荷量为q、质量为m、速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则对它所受的洛伦兹力，下列说法正确的是 (　　) A.它所受的洛伦兹力大小一定为qvB B.它所受的洛伦兹力大小有可能不是qvB C.它所受的洛伦兹力的方向一定和v垂直 D.它所受的洛伦兹力的方向有时与v垂直，有时与v平行 解析　带电粒子在磁场中运动时，受到的洛伦兹力F=qvBsin θ，当带电粒子运动的方向与磁场的方向垂直时，它所受的洛伦兹力大小一定为qvB，故A项正确，B项错误;根据左手定则可知，洛伦兹力方向总是垂直磁场与带电粒子运动的方向所构成的平面，故C项正确，D项错误。 答案　AC 探究一 洛伦兹力的方向 1.洛伦兹力的方向。 (1)左手定则。 其准备动作与判断安培力方向的左手定则完全一样，后面的步骤也差不多，只是四指所指的方向稍微有些差别。具体步骤如下: ①掌心——磁感线从掌心垂直穿入; ②四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向; ③拇指——指向洛伦兹力的方向。 (2)方向特点:F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面，B和v不一定垂直。 2.决定洛伦兹力方向的三个因素。 电荷的电性(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，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反;如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变。 【例1】　试判断下列图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面指向纸里的是 (　　) 解析　根据左手定则可以判断，A项中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向下;B项中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向上;C项中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直纸面指向纸外;D项中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里。综上所述，只有D项正确。 答案　D 【针对训练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，则下列有关粒子的带电情况描述错误的是 (　　) A.1带正电 B.1带负电 C.2不带电 D.3带负电 解析　根据左手定则，带正电的粒子向左偏，即粒子1带正电;不偏转说明不带电，即粒子2不带电;带负电的粒子向右偏，即粒子3带负电，故B项错误。 答案　B 探究二 洛伦兹力的大小 1.洛伦兹力的大小。 (1)推导洛伦兹力公式:设有一段长为l，横截面积为S的直导线