2019_2020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+习题含解析新人教版选修3_.doc

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1、第5节　运动电荷在磁场中受到的力1．通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用。2．知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。3．了解洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力。4．了解电视显像管的基本构造和工作原理。5．会分析速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的工作原理。一、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力(1)定义：运动电荷在磁场中所受的力。(2)洛伦兹力与安培力的关系：通电导体在磁场中所受的安培力是导体中运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。2．洛伦兹力的方向(1)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

2、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。(2)洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面。3．洛伦兹力的大小(1)当v与B成θ角时：F＝qvBsinθ。(2)当v⊥B时：F＝qvB。(3)当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16(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：在偏转区的水平方向和竖直方向都

3、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，这样的线圈叫偏转线圈。(1)用左手定则判断安培力方向和判断洛伦兹力方向有什么区别与联系？提示：都是磁感线穿过手心，拇指指向受力方向，不同的是判断安培力方向时四指指向电流方向，判断洛伦兹力方向时四指指向正电荷运动方向或负电荷运动反方向，而在电流中正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向即为电流的方向。(2)从太阳或其他星体上释放的大量高能粒子流称为宇宙射线，地球是如何使自己不受宇宙射线的伤害的？提示：地球周围空间有地

4、磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。(1)运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定会受到洛伦兹力的作用。(　　)(2)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零。(　　)(3)用左手定则判断洛伦兹力方向时，“四指的指向”与正电荷运动方向相同。(　　)(4)显像管内偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打在荧光屏上的光点是不变的。(　　)提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√课堂任务　洛伦兹力的方向仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲，若不加磁铁，沿直线运动的阴极射线相当于什么？提

5、示：不加磁铁时，沿直线运动的阴极射线相当于电流；电流方向与其运动方向相反。活动2：与安培力对比，乙图中阴极射线的轨迹说明了什么？提示：阴极射线在磁场的作用下发生了弯曲，16说明组成阴极射线的电子受到了磁场力的作用。与安培力对比，说明安培力是运动电荷所受磁场力的宏观表现。活动3：由活动2的结论，请猜测运动电荷受到的磁场力方向由什么决定？提示：根据活动2，我们可以推断运动电荷受到的磁场力方向与电荷的运动方向和磁感应强度方向都垂直，也遵从左手定则，只是在运用左手定则时要将电流方向改为正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。即运动电荷受到的磁场力的方向由电荷的电性

6、、电荷运动的方向，磁感应强度方向共同决定。活动4：讨论、交流、展示，得出结论。(1)洛伦兹力的方向①左手定则其准备动作与判断安培力方向的左手定则完全一样，后面的步骤也差不多，只是稍微有点差别，那就是四指所指的方向。具体步骤如下：a．掌心——磁感线从掌心穿入；b．四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；c．拇指——指向洛伦兹力的方向。②方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面。注意：B和v不一定垂直。(2)决定洛伦兹力方向的三个因素电荷的电性(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

7、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。例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，向右运动在磁场方向和洛伦兹力方向确定的情况下，正负电荷运动方向有何关系？提示：在磁场方向和洛伦兹力方向确定的情况下，正负电荷运动方向相反。[规范解答]　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

8、正确，C错误；而粒子左右运动时，所受洛伦兹力的方向向上或向下，故B、D错误。[完