2018-2019高中物理 第1章 电与磁 第6节 洛伦兹力初探学案 粤教版选修1-1

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1、第六节　洛伦兹力初探学习目标知识脉络1.了解什么是洛伦兹力．2．知道洛伦兹力的应用．(重点)3．会判断洛伦兹力的方向．(重点、难点)[自主预习·探新知][知识梳理]一、磁场对运动电荷的作用1．洛伦兹力的定义：磁场对运动电荷的作用力．2．洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的运动方向垂直．电视机的显像管正是利用洛伦兹力来工作的．二、磁偏转与显像管1．磁偏转：借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或者发生偏转的方法称为磁偏转．2．显像管的结构：主要由电子枪、线圈、荧光屏和玻璃屏幕四部分组成．[基础自测]1．思考判断(1)洛伦兹力的方向与磁场方向平行．(×)(2

2、)洛伦兹力将使粒子的速度变大．(×)(3)静止的带电粒子在磁场中也要受到洛伦兹力的作用．(×)(4)在显像管中，电子受洛伦磁力的作用，径迹发生偏转．(√)(5)回旋加速器的加速电压越大，带电粒子获得的最大动能越大．(×)(6)电子撞击荧光屏时荧光屏会发光．(√)[提示]　(1)洛伦兹力的方向与磁场方向垂直．(2)洛仑兹力不改变速度的大小．(3)静止的带电粒子在磁场中不受洛仑兹力的作用．(5)回旋加速器使带电粒子获得的最大动能与加速电压无关．2．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是(　　)A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷

3、所受洛伦兹力的方向一定互相垂直C．电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛伦兹力对电子做功的结果6D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力D　[运动电荷处于磁感应强度为零处，所受洛伦兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时(同向或反向)也不受洛伦兹力的作用；运动电荷受到的洛伦兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛伦兹力既垂直磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；因为洛伦兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛伦兹力永远不做功；运动电荷受洛伦兹力的作用，这里的运动应是与磁场的相对运动．]3．如图161为阴极射线管

4、的结构示意图，阴极射线发出的电子束在阴极和阳极间强电场的作用下沿直线运动，如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场，则电子束的偏转方向为(　　)【导学号：71082030】图161A．向上偏转　　B．向下偏转C．向纸内偏转D．向纸外偏转B　[带电粒子所受洛伦兹力的方向可用左手定则判定．在用左手定则判定洛伦兹力方向时，四指应指向电子运动的反方向，磁场垂直穿过手心，则大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向．][合作探究·攻重难]洛伦兹力的方向1．洛伦兹力方向与安培力方向的确定是一样的，都是由左手定则判定．判断洛伦兹力的方向时一定要注意F垂直于v与B所决定的平面．2．当运动电荷的速度v

5、的方向与磁感应强度的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，仍以初速度v做匀速直线运动．而磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力的作用．导体平行磁场方向放置时，定向运动的电荷不受洛伦兹力，所以导体也不受安培力．3．洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运动导体却可以做功．由于洛伦兹力F始终垂直于电荷速度v的方向，不论电荷做什么性质的运动，也不论电荷是什么样的运动轨迹，F只改变v的方向，并不改变v的大小，所以洛伦兹力对运动电荷不做功．　如图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中，画得正确的是(其中B、F、v两两垂直)(　　)6A　　　　　　　B　　　　　C　　　

6、　　DC　[由于B、F、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中电荷所受的洛伦兹力都与图示F的方向相反，故A、B、D错误，C正确．]确定洛伦兹力的方向需明确运动电荷的电性，特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向应相反.[针对训练]1．带正电荷q的粒子(不计重力)进入匀强磁场中，能在磁场中受力发生垂直纸面向里偏转的是(　　)D　[选项A、B中电荷运动方向与磁场方向平行不受洛伦兹力．由左手定则知，C项中电荷受洛伦兹力垂直纸面向外，D项电荷受洛伦兹力垂直纸面向里．]带电粒子在磁场中偏转及其应用1．电视机显像管原理显像管由电子枪(应用热电子发射和电场加速的原理，发出高速电子束)、线圈(

7、利用电流的磁效应产生磁场)、荧光屏(荧光物质在高速电子的轰击下发光)和玻璃屏幕(保护作用)四部分组成(如图162)．图162电子枪产生的高能电子束，穿过磁偏转线圈产生的磁场时，受洛伦兹力的作用，运动径迹发生偏转，打在荧光物质上，产生亮点．通过受视频信号控制的偏转线圈中的电流的变化改变磁场，屏上的亮点的位置随之改变．彩色显像管中三支电子枪同时工作或一支电子枪同时发出三束电子．2．回旋加速器6美国物理学家劳伦斯于1932年发明．其结构如图163所示，核心部件为