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1、2磁场对运动电荷的作用力【素养目标】1.结合演示实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛伦兹力知道电视显像管的基本结构和工作原理(物理观念)2理解并掌握左手定则掌握洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力(科学思维)3在理论基础上推导出用左手定则判断洛伦兹力的方向和其大小计算公式后，利用实验的方法验证洛伦兹力的方向和大小(科学探究)必必备知知识自主学自主学习关关键能力能力合作探究合作探究随堂演随堂演练达达标自自测必必备知知识自主学自主学习一、洛伦兹力的方向1洛伦兹力_电荷在磁场中受到的力2.洛伦兹力的方向左手定则：伸开_手，使拇指与其余四个手指_，并且都与手掌在同一个平面内；让_从掌心
2、垂直进入，并使四指指向_电荷运动的方向，在安培力中是电流的方向这时_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_运动左垂直磁感线正拇指相反二、洛伦兹力的大小1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B的方向_，那么粒子受到的洛伦兹力为F_2当电荷沿磁场方向运动(即v与B的夹角0或vB)时，F_3当电荷运动的方向与_的方向夹角为时，F_夹角大小影响洛伦兹力大小垂直qvB0磁场qvBsin三、电子束的磁偏转1电视机显像管的构成由电子枪、_和荧光屏构成2.原理(1)电子枪发射高速电子(2)电子束在磁场中偏转判断电子所受洛伦兹力方向时四指指向
3、电子运动方向的反方向(3)荧光屏被电子束撞击发光偏转线圈3电子束在荧光屏上的移动规律(1)电子束在荧光屏上从左至右扫描一行之后迅速返回，再做下一行扫描，直到荧光屏的下端(2)电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫作一场电视机中的显像管每秒要进行_场扫描由于人的“视觉暂留”，我们感到整个荧光屏都在发光50走 进 科 技电视显像管的原理图如图所示：由左手定则判断下列叙述是否正确(1)若磁场方向垂直纸面向外，则电子可打在A点()(2)若磁场方向垂直纸面向里，电子可打在B点()(3)磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度逐渐减小到零，接着方向变为垂直纸面向外，磁感应强度逐渐增大，可使电子束由B点移向A点()关
4、关键能力能力合作探究合作探究探究一洛伦兹力的方向【情境探究】地磁场是地球的卫士，它能有效地防止宇宙射线射向地球假设有一束带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来，那么它是如何起到保护地球的作用的呢？提示：由于地磁场的作用，使带正电的宇宙射线粒子相对于预定地点向东偏转【核心归纳】1.决定洛伦兹力方向的因素电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向是决定洛伦兹力方向的三个因素2F、B、v三者方向间的关系电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系，两者关系是不确定的电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向，FB，Fv，即F垂直于B和v所决定的平面3洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化
5、而变化但无论怎样变化，洛伦兹力都与运动方向垂直(2)洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小【要点笔记】确定洛伦兹力的方向需明确运动电荷的电性，特别注意左手四指的指向应与负电荷的运动方向相反；当v与B不垂直时，要对磁场或速度进行分解【应用体验】例1试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面指向纸里的是()答案：D解析：根据左手定则可以判断，A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下，A错误；B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上，B错误；C中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外，C错误；D中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里，D正确【针对训
6、练】1.(多选)三种不同粒子a、b、c从O点沿同一方向射出，在垂直纸面向里的匀强磁场中的运动轨迹如图所示，则()A粒子a一定带正电B粒子b一定带正电C粒子c一定带负电D粒子b一定带负电答案：AC解析：粒子a向左偏，说明粒子a受到的洛伦兹力方向向左，由左手定则可知，粒子a带正电，同理可知，粒子c带负电，由于粒子b不偏转，所以粒子b不带电，A、C正确，B、D错误2电视显像管的原理示意图如图所示，当没有磁场时电子束打在荧光屏正中间的O点安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，如果要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到Q点，如图所示的磁场随时间的变化
7、关系能够使电子束发生上述偏转的是()答案：A探究二洛伦兹力的大小【情境探究】如图所示，直导线长为l，电流为I，单位体积内的自由电荷数为n，横截面积为S，每个电荷的电荷量均为q，定向运动速度为v，磁场的磁感应强度为B.(1)这段通电导线所受的安培力为多大？(2)此段导线的自由电荷个数为多少？(3)每个自由电荷受到的洛伦兹力又为多大？【核心归纳】1.洛伦兹力与安培力的关系分类洛伦兹力安培力区别洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力安培力是指通电直导线所受到的磁场力洛伦兹力不做功安培力可以做功联系安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质大小关系：F安NF洛(N是导体中定向运动的电
8、荷数)方向关系：洛伦兹力与安培力均可用左手定则进行判断2.洛伦兹力大小的理解要点洛伦兹力：FqvBsin，为电荷运动的方向与磁场方向的夹角(1)当90，即电荷运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大，FqvB.(2)当0或180，即电荷运动方向与磁场方向平行时，F0.(3)当v0，即电荷在磁场中静止时，F0.答案：AD【针对训练】3两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为14，电荷量之比为12，则刚进入磁场时两带电粒子所受洛伦兹力之比为()A21B11C12D14答案：C解析：带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时，洛伦兹力FqvB，与电荷量成正比，与质量无关，故C
9、正确4如图所示，运动电荷的电荷量为q2108C，电性已在图中标明，运动速度v4105m/s，匀强磁场的磁感应强度B0.5T，则三个电荷受到的洛伦兹力分别为多大？解析：在A、B中虽然运动电荷的电性不同，速度方向也不同，但速度方向都与磁感应强度方向垂直，电荷所受洛伦兹力均为FqvB210841050.5N4103N；在C图中，v沿垂直于B方向的分量为vvcos30，电荷所受洛伦兹力大小为FqvB21084105cos300.5N3.5103N.答案：D探究三洛伦兹力与现代科技【情境探究】在两平行金属板间，有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场粒子(带正电)以速度v0从两极板的正中央垂直于电场方向
10、和磁场方向射入，恰好能沿直线匀速通过忽略重力，则：(1)若质子(带正电)以速度v0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入，质子将向哪偏转？(2)若电子以速度v0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将向哪偏转？(3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两极板正中央射入，质子将向哪偏转？(4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两极板正中央射入，电子将向哪偏转？2磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能(2)根据左手定则，图中的D板是发电机正极(3)磁流体发电机两极板间的距离为d，等
11、离子体速度为v，磁场磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差UBdv.【应用体验】例3如图所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子()A一定带正电B一定带负电C可能带正电或负电，也可能不带电D一定不带电答案：C解析：运动的带电粒子在电场中受静电力，在磁场中受洛伦兹力，根据静电力方向及洛伦兹力方向判定，可知两力必反向且与粒子速度方向垂直，而带电粒子做直线运动，故无法判断粒子是何种带电粒子；当粒子不带电时，也沿直线运动，即正电、负电、不带电粒子都满足题设条件，故正确答案为C.【针对训练】6.2021河北卷如图所示，距离为d的两平
12、行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B1，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2，导轨平面与水平面夹角为，两导轨分别与P、Q相连质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力答案：B随堂演随堂演练达达标自自测1匀强磁场中，一个运动的带电粒子受到洛伦兹力F的方向如图所示，则该粒子所带电性和运动方向可能是()A粒子带负电，向下运动B粒子带正电，向左运动C粒子带负电，向上运动D粒子带正电，向右运动答案：A解析：根据左手定则，让磁感线穿过掌心，拇指指向F的方向，可判断出四指向上，这样存在两种可能：粒子带正电向上运动或粒子带负电向下运动，故A正确，C错误；而粒子若左右运动，则受力沿上下方向，故B、D错误2如图所示，带负电的粒子在匀强磁场中运动关于带电粒子所受洛伦兹力的方向，下列各图判断正确的是()答案：A解析：根据左手定则可知A图中洛伦兹力方向向下，故A正确；B图中洛伦兹力方向向上，故B错误；C图中洛伦兹力方向垂直纸面向里，故C错误；D图中洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D错误答案：B答案：C
