1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦磁场对运动电荷的作用，核心涵盖洛伦兹力的方向（左手定则）、大小（分情况公式）、应用（电子束偏转）及运动分析。课堂通过真空玻璃管电子束偏转实验设问导入，从安培力过渡到洛伦兹力，构建宏观与微观联系的学习支架。 其亮点在于以“思维论”问题引导科学推理（如推导洛伦兹力不做功），结合实验探究（电子束偏转方向）和例题（带电滑块斜面运动）培养科学探究能力。小结系统梳理知识，助力学生形成物理观念。学生能提升科学思维与问题解决能力，教师可借助结构化内容高效教学。

2 磁场对运动电荷的作用 ·第一章 安培力与洛伦兹力 High School Physics 掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小。 02 知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。 01 重点 学会分析带电体在洛伦兹力作用下的运动 04 了解电视显像管的基本构造及工作的基本原理。 03 难点 重点 01 洛伦兹力的方向 抽成真空的玻璃管左右两个电极分别连接到高压电源两极时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极。 (1)没有磁场时，接通高压电源，电子束的径 迹有什么特点？ 呈一条直线 (2)若在电子束的路径上加磁场，电子束的径迹有什么特点？ 发生弯曲 (3)若调整磁场方向与原方向相反，电子束的径迹有什么特点？ 向相反方向弯曲 洛伦兹力的方向 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。 左手定则： 负电荷运动 的反方向 磁感线 四 指 大拇指 穿入手心 正电荷运动方向 洛伦兹力方向 公司logo 公司logo 要点归纳 洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直。 F与v、B间的方向关系 F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直 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所决定的平面 v B F + v1 v2 v B F + 根据洛伦兹力的方向与运动电荷速度方向的关系，请推测： 洛伦兹力对运动电荷的速度有什么影响？ 洛伦兹力对运动电荷做功吗？ 洛伦兹力对运动电荷不做功 F⊥v F只改变v的方向，不改变v的大小 公司logo 公司logo 思考与讨论 (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”与电荷运动方向相同。(　　) (3)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零。(　　) √ × × 辨析 1.(2025·北京市通州区高二期末)带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向正确的是 √ F 粒子速度方向与磁场方向平行， 粒子不受洛伦兹力 例题 1.(2025·重庆市高二期末)如图所示，一根无限长直导线水平放置，其中电流从右向左流过，导线正下方有一个粒子源，可水平向右发射出四种粒子：α粒子(带正电)、β粒子(带负电)、中子和质子，不计粒子重力的影响，则轨迹向上偏转的粒子是 A.α粒子 B.β粒子 C.中子 D.质子 √ 公司logo 公司logo 针对训练 电流从右向左流过，根据安培定则可知，电流产生的磁场在导线下侧的方向为垂直于纸面向外，粒子运动轨迹向上偏转，表明粒子所受洛伦兹力方向向上，根据左手定则可知，粒子带负电，可知粒子为β粒子。故选B。 02 洛伦兹力的大小 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。 导线中的电流是I＝nqvS 导线在磁场中所受的安培力F安＝nqvSLB 导线中自由电荷数N＝nSL 每个自由电荷受到的洛伦兹力大小F洛＝qvB 洛伦兹力的大小 当v⊥B时，F＝qvB 当v∥B时，F＝0 当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ v B∥ B┴ v v⊥ v∥ 洛伦兹力最大 不受洛伦兹力 F洛＝qvB⊥ ＝qvBsin θ F洛＝qv⊥B ＝qvBsin θ 公司logo 公司logo 要点归纳 安培力与洛伦兹力的联系与区别 联系： 安培力 洛伦兹力 宏观表现 微观本质 区别： 对通电导体做功 对带电粒子恒不做功 2.各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出各图中带电粒子所受洛伦兹力的大小F，并指出洛伦兹力的方向。 例题 (1)因v与B垂直，所以F＝qvB，由左手定则知方向垂直v指向左上方。 (2)v与B的夹角为30°，所以F＝qvBsin 30°＝qvB，由左手定则知方向垂直纸面向里。 (3)由于v与B平行，所以带电粒子不受洛伦兹力。 (4)v与B垂直，F＝qvB，由左手定则知方向垂直v指向左上方。 03 电子束的磁偏转 图为显像管原理示意图，从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。 (1)要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？ 垂直纸面向外　 (2)要使电子束打在B点，磁场沿什么方向？ 垂直纸面向里　 (3)如果要使电子束在荧光屏上的位置由B点 逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 先垂直纸面向里并逐渐减小至零，后垂直纸面向外并逐渐增大　 扫描： 电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫一场， 电视机中的显像管每秒要进行50场扫描。 电视显像管 原理：电子束磁偏转 在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，方向、强弱都在不断变化，使电子束打在荧光屏上的光点不断移动 公司logo 公司logo 要点归纳 3.(2025·浙南名校联盟高二期中)在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，扫描原理如图。圆形区域内的偏转磁场的方向垂直于圆面，不加磁场时，电子束将通过O点打在屏幕的中心M点。为了使屏幕上出现一条以M为中心的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是下列选项中的 √ 例题 由题意知，要想得到以M为中心的亮线PQ，则电子束既要向上偏转，又要向下偏转，所以磁场的磁感应强度B随时间t变化时，应有方向改变，C、D错误； A项中磁感应强度大小一定，则电子束受到的洛伦兹力大小相同，偏转量也相同，向同一方向偏转的电子都打到同一点，不能得到连续的亮线，A错误； 在B项所示磁感应强度随时间变化的规律下，可得到亮线PQ，B正确。 04 带电体在洛伦兹力 作用下的运动 4. (2025·银川市第二中学高二期中)一个质量为m、带电荷量大小为q的小滑块，放置在与水平面倾角α＝37°足够长的固定的光滑绝缘斜面上。整体置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，当滑块沿斜面下滑到P处时(图中未画出)，对斜面有大小为0.4mg的压力。小滑块继续下滑至P处下方某位置时将要离开斜面。重力加速度为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)小滑块带何种电荷； 负电　 (2)小滑块滑到P处时的速度大小； 　 (3)小滑块滑到距离P多远处时将要离开斜面。 　 例题 (1)根据题意可知小滑块所受洛伦兹力垂直斜面向上，根据左手定则可知小滑块带负电。 (2)垂直斜面方向，根据平衡条件有，0.4mg＋F洛＝mgcos α， 又F洛＝qvPB ，联立解得vP＝ (3)小滑块将要离开斜面时对斜面没有压力，垂直斜面方向， 根据平衡条件F洛' ＝qv' B＝mgcos α，解得v'＝ 设此时小滑块离P的距离为x，根据动能定理有mgsin α·x＝mv'2－m 解得x＝。 带电体在匀强磁场中运动解题关键是运动状态的分析及临界状态的判断。 带电体在匀强磁场中运动速度发生变化 洛伦兹力的大小随之变化 弹力、摩擦力变化 带电体将在变力作用下做变加速运动 公司logo 公司logo 总结提升 2.在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一长为l的绝缘细线，一端固定于O点，另一端连接一质量为m、带电荷量为＋q的小球，将小球与细线拉至右侧与磁感线垂直的水平位置，由静止释放，重力加速度为g，忽略空气阻力及小球大小，则小球第一次通过最低位置时细线上的拉力大小为 A.3mg＋Bq B.3mg＋Bq C.3mg－Bq D.3mg－Bq √ 公司logo 公司logo 针对训练 设小球第一次通过最低位置时速度大小为v，小球从右向左通过最低位置，由左手定则可知，在最低位置时小球所受洛伦兹力F方向竖直向下，在最低位置，小球受到重力mg、洛伦兹力F和细线的拉力FT，根据牛顿第二定律有FT－F－mg＝m，F＝qvB。小球从释放点运动至最低位置过程中，细线的拉力、洛伦兹力均不做功，根据动能定理有mgl＝mv2，又洛伦兹力F＝qvB，解得FT＝3mg＋Bq，选项B正确。 上题中，若细线始终处于张紧状态，小球第二次通过最低位置时细线上的拉力大小为　　　　 　。 3mg－Bq 拓展 小球第一次通过最低位置后继续向左运动，由于细线的拉力、洛伦兹力均不做功，因此小球运动到左侧最高点时，细线水平且与磁感线垂直，之后小球向右摆动，第二次通过最低位置时速度大小仍为v，方向向右，由左手定则可知此时小球所受洛伦兹力F'方向向上，在最低位置，小球受到重力mg、洛伦兹力F'和细线的拉力FT'，根据牛顿第二定律有FT'＋F'－mg＝m，又F'＝qvB，解得FT'＝3mg－Bq。 电子束的磁偏转 左手定则： 磁感线穿手心，四指正电荷运动方向，大拇指洛伦兹力方向 当v⊥B时，F＝qvB，洛伦兹力最大 F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直 洛伦兹力的方向 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力 电视显像管构造、原理、扫描 安培力与洛伦兹力的联系与区别 磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力的大小 当v∥B时，F＝0，不受洛伦兹力 当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ 带电体在洛伦兹力作用下的运动 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $