2017-2018学年高中物理（教科版,选修1-1）同步课件+学业分层测评+教师用书 第2章 3　磁场对运动电荷的作用力 （3份打包）

3　磁场对运动电荷的作用力 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.通过实验认识洛伦兹力，知道通电导线所受的安培力是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现．(重点) 2．会用左手定则判断洛伦兹力的方向．(难点) 3．了解电子束的偏转原理及其在技术上的应用. 洛 伦 兹 力 —— 磁 场 对 运 动 电 荷 的 作 用 力 1．安培力的本质 磁场对通电导线的作用实际上是对导线中运动电荷的作用力的宏观表现． 2．定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力． 3．洛伦兹力的方向 (1)洛伦兹力的方向遵守左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四指垂直且处于同一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，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正电荷所受洛伦兹力的方向． (2)负电荷的受力方向与正电荷的受力方向相反． (3)当电荷运动方向与磁感线平行时，电荷不受洛伦兹力． 1．静止的带电粒子在磁场中也要受到洛伦兹力的作用．(×) 2．带电粒子只要在磁场中运动，就一定会受到洛伦兹力．(×) 怎样判断负电荷在磁场中运动时受洛伦兹力的方向？ 【提示】　负电荷在磁场中受力的方向与正电荷受力的方向相反，利用左手定则时四指应指向负电荷运动的反方向． 1．洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现． 2．洛伦兹力与安培力的共同点 (1)安培力：当I∥B时，F＝0；洛伦兹力：当v∥B时，F＝0. (2)安培力：当I⊥B时，F＝BIl；洛伦兹力：当v⊥B时，F＝qvB. (3)洛伦兹力与安培力的方向都是根据左手定则来判断． 3．安培力和洛伦兹力的不同点：安培力推动导体运动时，对导体做功；洛伦兹力的方向与运动电荷的速度方向垂直，对运动电荷永远不做功． 4．洛伦兹力的方向 (1)决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向．当电荷一定即电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素的方向相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素的方向相反，则洛伦兹力方向将不变． (2)在电荷的运动方向与磁场方向垂直时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者决定的平面． (3)电荷运动的方向v和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度v的方向．当B、v不垂直时，用左手定则时磁感线不再垂直穿过手心． 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场 B．运动电荷受的洛伦兹力方向既与其运动的方向垂直，又与磁感线方向垂直 C．带电荷量为q的电荷，在磁场中运动速度大小不变，则所受洛伦兹力一定不变 D．洛伦兹力对运动电荷不做功 【解析】　洛伦兹力的大小不但与速度大小有关，还与速度方向有关，如当v∥B时F＝0，而v⊥B时F＝qvB.洛伦兹力的方向总与速度方向垂直，对运动电荷不做功．同时又总与磁感线方向垂直，故B、D正确．A、C错误． 【答案】　BD 2．(多选)如图是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图，这四个图中画的正确的是(B、v、f两两垂直)(　　) 【解析】　由左手定则可知四指指向正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指向的方向应与速度方向相反，由此可判断A、B、C均正确． 【答案】　ABCD 3．(多选)如图所示，是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个图中正确的是(B、v、F两两垂直)(　　) 【解析】　由左手定则可判断A、B、C正确． 【答案】　ABC 做题时要看清本题考查的是负电荷所受洛伦兹力的问题.用左手定则判断负电荷所受洛伦兹力的方向时四指指向负电荷运动的反方向，这里容易弄混. 电 子 束 在 磁 场 中 偏 转 的 应 用 电子显像管的工作原理：磁场对运动电荷的作用使电子束在磁场中偏转，从而使电子束在显像管中展开，在一个屏幕上形成图像． 1．电视机显像管中电子束的偏转是利用洛伦兹力．(√) 2．电子束撞击荧光屏时荧光屏会发光．(√) 如图2­3­1所示，电视机显像管中的电子束向上偏转，则管颈处的偏转线圈所提供的磁场是什么方向？ 图2­3­1 【提示】　电子束在磁场中偏转，根据左手定则可判断出偏转线圈提供的磁场方向为垂直于线面向外． 1．构造如图2­3­2所示． 图2­3­2 2．原理：阴极发射电子，经过偏转线圈，偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直，电子受洛伦兹力作用发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光． 3．扫描：偏转区的水平方向和竖直方向都加有偏转磁场，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，这种现象称为扫描． 电子束从最上一行扫描到最下一行叫一场