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1、3.4 运动电荷在磁场中受到的力【学习目标】1.经历探究洛伦兹力的过程,知道洛伦兹力的方向,会用左手定则判断洛伦兹力的方向。2.经历洛伦兹力公式的推导过程,会计算洛伦兹力的大小。3.知道电视机显像管的基本构造和工作原理。【知识导学】1.洛伦兹力的大小(1)定义:运动电荷在磁场中受到的力叫作洛伦兹力。(2)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一平面内;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。负电荷受力方向与正电荷受力方向相反。2.洛伦兹力的大小(1)当速度方向与磁感应强度方向垂直时:F=qvB。(2)当
2、速度方向与磁感应强度方向平行时:F=0 。 (3)当速度方向与磁感应强度方向之间的夹角为时:F=qvBsin 。 3.电视机的显像管(1)基本构造:电子枪、偏转线圈和荧光屏。(2)工作原理:应用了电子束磁偏转的道理。【三“点”探究】主题1:观察阴极射线在磁场中的偏转(1)图甲是阴极射线管的结构示意图,荧光屏的作用是什么?电子运动的方向怎样?阴极射线管中电流的方向是怎样的?(2)图乙是把阴极射线管放入磁场中的情形,电子束偏转方向是怎样的?如果把与电子运动方向相同的电流放入该位置,则所受安培力的方向怎样? 甲 乙 主题2:探究洛伦兹力(1)从微观角度来看,电流受到安培力的原因是什么?(2)如果已知
3、某导体的横截面积为S,单位体积内自由电荷微粒数为n,每个微粒的电荷量为q,那么通过该导体的电流I与微粒的定向移动速率v之间的关系是什么?长L=vt的导体内有多少正在定向运动的电荷?把这段导体垂直地放入磁场B中,其内部平均每个电荷所受到的洛伦兹力是多少? 主题3:洛伦兹力对电荷运动速度的影响(1)洛伦兹力与电荷运动方向、磁场方向有什么关系?电荷运动方向与磁场方向有什么关系?(2)洛伦兹力对电荷运动速度的大小、方向有什么影响?洛伦兹力会对电荷做功吗? 主题4:电视机显像管的工作原理阅读教材中“显像管工作原理”标题下面的内容,回答下列问题。(1)要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?(2)要使电
4、子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?(3)要使电子打在荧光屏的位置从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化?【知识运用】1.如图所示,水平导线中有恒定电流I通过,导线的正下方有一质子,其初速度方向与电流方向相同,则质子的运动情况可能是( )。A.沿路径a运动B.沿路径b运动C.沿路径c运动 D.沿路径d运动2.下列图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是( )。3.关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系,下列说法中正确的是( )。A.F、B、v三者必定均保持垂直B.F必定垂直于B、v,但B不一定垂直于vC.B必定垂直于F、v,但F不一定垂直于vD.v必定垂直于F、B
5、,但F不一定垂直于B4.有一质量为m、电荷量为q的带正电小球停在绝缘平面上,并处在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示。为了使小球飘离平面,匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少?方向如何?【拓展提升】拓展一、带电物体在磁场中的运动1.一个质量为m=0.1 g的小滑块,带有q=510-4 C的电荷,放置在倾角为=30的光滑斜面上(斜面绝缘),斜面置于B=0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示。小滑块由静止开始沿斜面下滑,斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面。问:(g取10 m/s2)(1)小滑块带何种电荷?(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大?(3)该斜面的长度至少多长? 拓展二、带电粒子在复合场中的运动2.质量为m,电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求:(1)电场强度的大小,该带电粒子带何种电荷。(2)磁感应强度的大小。【补充学习材料】【反思总结】- 4 -
