高中物理 第三章 磁场 5 运动电荷在磁场中受到的力学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP免费

5运动电荷在磁场中受到的力[学习目标]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.一、洛伦兹力的方向[导学探究]如图1所示，电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中发生了向下偏转，试问：图1(1)什么力使电子在运动过程中向下偏转？该力的方向如何？(2)电子运动轨迹附近的磁场方向如何？电子所受洛伦兹力与磁场方向、电子运动方向存在什么关系？答案(1)洛伦兹力向下(2)磁场方向向里，电子所受洛伦兹力与磁场方向垂直，与电子运动方向垂直，满足左手定则.[知识梳理]1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力.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正电荷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)特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力.(×)(2)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.(×)(3)判断负电荷所受洛伦兹力方向时，让磁感线从掌心穿入，四指指向负电荷运动的反方向，则大拇指所指方向即为负电荷受洛伦兹力的方向.(√)二、洛伦兹力的大小[导学探究]如图2所示，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为q且定向运动的速率都是v.图2(1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力多大？1(2)长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？每个自由电荷所受洛伦兹力多大？答案(1)I＝nqvSF安＝ILB＝nqvSLB(2)N＝nSLF洛＝＝qvB[知识梳理]1.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由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现.而洛伦兹力是安培力的微观本质.(2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功.2.洛伦兹力的大小：F＝qvBsinθ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角.(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时：F＝qvB；(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时：F＝0；(3)当电荷在磁场中静止时：F＝0.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)同一电荷，以相同大小的速度进入磁场，速度方向不同时，洛伦兹力的大小也可能相同.(√)(2)若电荷的速度方向与磁场平行，则电荷不受洛伦兹力.(√)(3)洛伦兹力同电场力一样，可对运动电荷做正功或负功.(×)三、电视显像管的工作原理[导学探究]如图3为电视显像管的工作原理图，从图中(俯视图)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.图3(1)如果要使电子束打在荧光屏上的A点，磁场应该沿什么方向？(2)如果要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？(3)如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，磁场应该怎样变化？答案(1)垂直纸面向外.(2)垂直纸面向里.(3)先垂直纸面向里，使磁感应强度逐渐减弱，然后再反向逐渐增强.[知识梳理]电视机显像管的构造和原理(1)电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成.(2)电视机显像管利用了电子束磁偏转的原理.(3)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不断移动，这在电视技术中叫做扫描.[即学即用]如图4所示是电视机中偏转线圈的示意图，圆心O处的黑点表示电子束；由纸内向纸外而来，当线圈中通以图示方向的电流时(两线圈通过的电流都相同)，则电子束将________偏转.图42答案向上一、洛伦兹力的大小和方向例1如图5所示，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.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向.图5答案(1)qvB垂直v指向左上方(2)qvB垂直纸面向里(3)不受洛伦兹力(4)qvB垂直v指向左上方解析(1)因v⊥B，所以F＝qvB，方向垂直v指向左上方.(2)v与B的夹角为30°，将v分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，v⊥＝vsin30°，F＝qvBsi...