2019-2020学年高中物理第三章磁场第5节运动电荷在磁场中受到的力讲义含解析新人教版选修3_.pdf

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1、第5节运动电荷在磁场中受到的力1.磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力，洛伦兹力的方向可由左手定则判定。2．荷兰物理学家洛伦兹1895年提出了著名的洛伦兹力公式F＝qvBsinθ，其中θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角。3．电视显像管应用了电子束磁偏转的原理。电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的，叫做偏转线圈。一、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力的定义运动电荷在磁场中所受的作用力。2．洛伦兹力的方向(1)实验观察——阴极射线在磁场中的偏转。①没有磁场时电子束是一条直线。②将一蹄形磁铁跨放在阴极射线管外面，电子流运动轨迹发生弯曲。(2)洛伦兹力方向的判断：左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个

2、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(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方向垂直，则F＝qvB。(2)当电荷运动方向与磁场的方向夹角为θ时，F＝qvBsin_θ。(3)当电荷沿磁场方向运动(即θ＝0或v∥B)时，F＝0。二、电视显像管的工作原理1．构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。2．原理(1)电子枪发射电子。(2)电子束在磁场中偏转。(3)荧光屏被电子束撞击发光。3．扫描

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，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的。1．自主思考——判一判(1)运动的电荷在磁场中受的力叫洛伦兹力，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。(×)(2)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。(√)(3)若电荷的速度方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。(√)(4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同时考虑电荷的电性。(√)(5)显像管中偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打

4、在荧光屏上的光点是不动的。(√)2．合作探究——议一议(1)正电荷所受洛伦兹力的方向，负电荷所受洛伦兹力的方向以及导线所受安培力的方向有什么联系？提示：电流的方向即正电荷定向移动的方向也就是负电荷定向移动的反方向。所以安培力的方向和相应正电荷沿电流方向移动所受洛伦兹力方向及相应负电荷沿电流反方向移动所受洛伦兹力方向一致，体现了安培力是洛伦兹力的宏观表现。(2)显像管工作时，电子束依次扫描荧光屏上各点，可为什么我们觉察不到荧光屏的闪烁？提示：这是由于眼睛的视觉暂留现象，当电子束扫描频率达到人眼的临界闪烁频率时，由于视觉暂留的原因，人眼就感觉不到荧光屏的闪烁。洛伦兹力的方向1．决定洛伦

5、兹力方向的因素有三个电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向。当电性一定时，其他两个因素决定洛伦兹力的方向，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变。2．F、B、v三者方向间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，F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面。3．特点洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化。但无论怎样变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小。1．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断正确的是()解析

6、：选AA图，根据左手定则，磁感线穿过手心，四指指向正电荷的运动方向向右，大拇指指向洛伦兹力的方向，判断出洛伦兹力向上，故A正确。B图，根据左手定则，磁感线穿过手心，四指指向负电荷运动的反方向向左，大拇指指向洛伦兹力的方向，判断出洛伦兹力向上，故B错误。C图，当速度与磁感线平行时，电荷不受洛伦兹力，故C错误。D图，根据左手定则，磁感线穿过手心，四指指向负电荷运动的反方向向上，拇指指向洛伦兹力的方向，判断出洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D错误。2．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生物有十分重要的意义。假设有

7、一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将()A．向东偏转B．向南偏转C．向西偏转D．向北偏转解析：选A赤道附近的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子竖直向下运动时，根据左手定则可以确定，它受到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转。A正确。3.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。如图所示，把电子射线管(阴极射线管)放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是()A．向上B．向下C．向左D．向右解析：选B电子束带负电，电子束由负极向