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课件 新人教版选修3-

第5节运动电荷在磁场中受到的力自主学习课堂探究课堂达标自主学习学习目标1.了解洛伦兹力的概念,知道运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的条件。2.了解决定洛伦兹力方向的因素,知道洛伦兹力方向既与磁场方向垂直,又与速度方向垂直。3.会用左手定则判断有关物理量的方向。教材提炼一、洛伦兹力的方向和大小1.洛伦兹力(1)定义:在磁场中受到的力。运动电荷(2)与安培力的关系:通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的.。宏观表现2.洛伦兹力的方向(1)判断方法:左手定则。(2)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向运动的方向,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。平面正电荷拇指相反(3)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于所决定的平面。B和v3.洛伦兹力的大小(1)当v⊥B时,F=。(2)当v∥B时,F=。qvB0(3)当v与B成θ角时,F=。qvBsinθ二、电视显像管的工作原理1.原理:电视显像管应用了电子束的道理。磁偏转2.扫描: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,使得电子束打在荧光屏上的光点按照一定规律不断移动。不断变化自我反馈1.下列哪一位物理学家首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点()A.牛顿B.安培C.洛伦兹D.奥斯特C解析:首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点的物理学家是洛伦兹,选项A,B,D错误,C正确。2.下列说法正确的是()A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方,一定受到洛伦兹力的作用B.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C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的速度D.洛伦兹力对带电粒子不做功D解析:运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F的大小不但与q,v,B有关系,还与v的方向与B的方向夹角θ有关系,当θ=0°或180°时,F=0,此时B不一定等于零,所以A,B错误;洛伦兹力与粒子的速度始终垂直,所以洛伦兹力对带电粒子不做功,粒子的动能也就不变,但粒子速度方向要变,所以C错,D对。3.初速度为v0的电子沿平行于通电长直导线的方向射出,直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示,则()A.电子将向右偏转,速率不变B.电子将向左偏转,速率改变C.电子将向左偏转,速率不变D.电子将向右偏转,速率改变A解析:由安培定则可判定直线电流右侧磁场的方向垂直纸面向里,根据左手定则可判定电子所受洛伦兹力向右,由于洛伦兹力不做功,故电子动能不变,速率不变。课堂探究要点突破【例1】带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是()A.洛伦兹力对带电粒子做功B.洛伦兹力不改变带电粒子的动能C.洛伦兹力的大小与速度无关D.洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向要点一对洛伦兹力的认识B解析:洛伦兹力的方向总跟速度方向垂直,所以洛伦兹力永不做功,不会改变粒子的动能,因此B正确。规律方法洛伦兹力的特点(1)带电粒子飞入磁场不一定受到洛伦兹力。速度与磁场平行时不受洛伦兹力,与磁场垂直时受到的洛伦兹力最大。(2)带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力大小与速度、带电荷量、磁场强弱以及速度方向与磁场夹角有关。针对训练1:在以下关于电荷、通电导线在电场或磁场中受力的说法中,正确的是()A.把通电导线放在磁场中,通电导线一定会受到洛伦兹力的作用B.把电荷放在电场中,电荷一定受到静电力的作用C.把电荷放在磁场中,电荷一定受到洛伦兹力的作用D.电荷在磁场中运动,电荷一定受到洛伦兹力的作用B解析:通电导线中电流方向与磁场方向平行时,导线不受安培力作用,但电荷在电场中,一定会受静电力作用,选项A错误,B正确;静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力作用,运动电荷速度方向与磁场方向平行时,也不受洛伦兹力作用,选项C,D错误。要点二【例2】下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断错误的是()A.a图中洛伦兹力方向竖直向上B.b图中洛伦兹力方向垂直纸面向里C.c图中粒子带负电D.d图中洛伦兹力方向垂直纸面向外洛伦兹力的方向判断C解析:根据左手定则可知a图中洛伦兹力方向应该竖直向上,b图中洛伦兹力方向垂直纸面向里,c图中粒子带正电,d图中洛伦兹力方向垂直纸面向外,故选项A,B,D正确,C错误。规律方法关于洛伦兹力(1)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,F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v所决定的平面。C针对训练2:宇宙中的电子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些电子在进入地球周围的空间时,将()A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定点稍向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转解析:地球表面的磁场方向由南向北,电子带负电,根据左手定则可判定,电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西,故C项正确。教材探究教材P97“思考与讨论”的问题中,你认为带电粒子(不计重力)垂直于磁场方向进入匀强磁场,带电粒子将做怎样的运动?答案:由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向,因此洛伦兹力一定不做功。它只改变运动电荷的速度方向,不能改变运动电荷的速度(或动能)的大小,由此可知,带电粒子在匀强磁场中可做匀速圆周运动。课堂达标C1.电子通过磁场时会发生偏转,这是因为受到()A.库仑力的作用B.万有引力的作用C.洛伦兹力的作用D.安培力的作用解析:库仑力是电场对带电粒子的作用力,而电子通过的是磁场,发生偏转不是由于库仑力的作用,故选项A错误;万有引力是宇宙万物之间普遍存在的引力,电子质量很小,所受其他物体的万有引力很小,不足以引起电子偏转,故选项B错误;电子通过磁场时,磁场对电子有洛伦兹力的作用而发生偏转,故选项C正确;安培力是磁场对通电导体的作用力,故选项D错误。2.如图所示,重力不计的带电粒子水平向右进入匀强磁场,对该带电粒子进入磁场后的运动情况,以下判断正确的是()A.粒子向上偏转B.粒子向下偏转C.粒子不偏转D.粒子很快停止运动A解析:根据左手定则,可知粒子受到向上的洛伦兹力,所以粒子向上偏转,选项A正确。3.如图所示,一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,若小带电体的质量为m,为了使它对水平绝缘面正好无压力,应该()A.使B的数值增大B.使磁场以速率v=mgqB向上移动C.使磁场以速率v=mgqB向右移动D.使磁场以速率v=mgqB向左移动D解析:为使小球对平面无压力,则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力,磁场不动而只增大B,静止电荷在磁场里不受洛伦兹力,A错误;磁场向上移动相当于电荷向下运动,受洛伦兹力向右,不可能平衡重力;磁场以v向右移动,等同于电荷以速率v向左运动,此时洛伦兹力向下,也不可能平衡重力,故B,C错误;磁场以v向左移动,等同于电荷以速率v向右运动,此时洛伦兹力向上,当qvB=mg时,带电体对绝缘水平面无压力,即v=mgqB,选项D正确。4.如图所示为一速度选择器,两极板P,Q之间存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场。一束粒子流(重力不计)以速度v从a沿直线运动到b,则下列说法中正确的是()A.粒子一定带正电B.粒子一定带负电C.粒子的速度一定等于BED.粒子的速度一定等于EBD解析:粒子受洛伦兹力和静电力;假设粒子带负电,则受到向下的洛伦兹力,静电力向上;若粒子带正电,洛伦兹力向上,静电力向下;均可以平衡;故粒子可能带正电,也可能带负电,故选项A,B错误;为使粒子不发生偏转,粒子所受静电力和洛伦兹力是平衡力,即qvB=qE,所以粒子的运动速度v=EB,故选项C错误,D正确。