高中物理 第三章 磁场 第5节 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

第5节运动电荷在磁场中受到的力1．知道洛伦兹力的方向与电荷运动方向及磁感应强度方向的关系，会应用左手定则判断洛伦兹力的方向．2．知道洛伦兹力公式的推导过程，会应用公式计算洛伦兹力的大小．3．知道电视显像管的基本构造和工作原理．一、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力．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．洛伦兹力的方向判定：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．3．洛伦兹力的大小：电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受的洛伦兹力为F＝qvB．在一般情况下，当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时，电荷所受的洛伦兹力为F＝qvBsinθ．二、电视显像管的工作原理1．电视显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成．2．电视显像管应用了电子束磁偏转的道理．3．显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光．在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断地变化．判一判(1)运动电荷在磁场中受到的力和通电导线在磁场中受到的安培力都用左手定则来判断．()(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)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．()(4)一个运动电荷在某个空间里没有受到洛伦兹力的作用，那么这个空间一定没有磁场．()提示：(1)√(2)√(3)√(4)×想一想电视显像管内的偏转磁场既有水平方向的，也有竖直方向的．(1)水平方向的偏转磁场使运动电子向哪个方向偏转？若去掉这个方向的磁场，屏幕上会出现什么画面？(2)竖直方向的偏转磁场使运动电子向哪个方向偏转？若去掉这个方向的磁场，屏幕上会出现什么画面？提示：(1)水平方向的偏转磁场使运动电子沿竖直方向偏转．去掉这个方向的磁场后，屏幕上会出现一条水平线．(2)竖直方向的偏转磁场使运动电子沿水平方向偏转，去掉这个方向的磁场后，屏幕上会出现一条竖直线．做一做关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是()A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力B．安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷一定不做功C．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零D．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的运动状态提示：选B．安培力和洛伦兹力都是磁场力，A错；洛伦兹力方向永远与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功，安培力是洛伦兹力的宏观表现，它虽然对引起电流的定向移动的电荷不做功，但对导线可以做功，B正确；电荷的运动方向与磁感线方向在一条直线上时，洛伦兹力为零，B不为零，C错；洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小，但改变速度的方向，D错．对洛伦兹力的理解和应用1．洛伦兹力的方向左手定则图示手掌：拇指与四指垂直且在同一平面内四指：正电荷运动方向或负电荷运动的反方向磁场：穿过手心拇指：洛伦兹力方向方向关系(1)B的方向与v的方向不一定垂直；(2)F⊥B、F⊥v一定成立说明(1)洛伦兹力方向始终与粒子运动方向垂直，故洛伦兹力不做功，只改变带电粒子的运动方向；(2)注意电荷有正、负之分2．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，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v．这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中．①根据电流的定义式可知通电导线中的电流I＝＝＝nqSv．②通电导线所受的安培力F安＝BIL＝B(nqSv)L．③这段导线内的自由电荷数N＝nSL．④每个电荷所受的洛伦兹力F洛＝＝＝qvB．(2)若运动电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向成θ角时，可将v分解为与B平行的分量v2和与B垂直的分量v1，其中分速度v2方向不受洛伦兹力，如图所示，运动电荷所受洛伦兹力由分速度v...