2019-2020学年高中物理 第2章 磁场 4 磁场对运动电荷的作用课件 新人教版选修1-1

四磁场对运动电荷的作用1．知道什么是洛伦兹力，知道影响洛伦兹力方向的因素．2．会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中运动方向的问题．3．了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用．一、洛伦兹力1．定义：磁场对____________有力的作用．我们把这种力叫做洛伦兹力．2．电子束在磁场中的偏转(1)现象：①没有磁场时，电子束沿________运动．②把电子射线管放入磁场后，电子束的径迹发生了________．运动电荷直线弯曲(2)结论：①运动电荷在磁场中会受到_________的作用．②磁场对电荷作用力的方向与____________有关，也与__________________有关．磁场的力磁场方向电荷运动方向二、洛伦兹力的方向1．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力，在宏观上表现为导线受到了________．2．用左手定则判断——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平面内，让磁感线垂直________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．负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷受洛伦兹力的方向________．温馨提示带电粒子受到的洛伦兹力一定垂直它的运动方向，故洛伦兹力不做功．安培力掌心正电荷拇指相反三、电子束的磁偏转1．由于______________的作用，电子束能在磁场中发生______，叫做磁偏转．2．电视显像管应用了电子束________的原理．受洛伦兹力偏转磁偏转一、对洛伦兹力的理解磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．是由荷兰物理学家洛伦兹首先提出的．1．洛伦兹力的方向(1)安培力实际上是大量运动电荷在磁场中受洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力的方向也可由左手定则判定．(2)左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向(若是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向．①决定洛伦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．当电荷电性一定时，其他两个因素中，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在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面．③电荷运动的方向和磁感应强度B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度v的方向．2．洛伦兹力的大小电荷在磁场中受洛伦兹力的大小与电荷量q、电荷运动的速度v的大小、磁场的磁感应强度B的大小、速度v的方向以及磁感应强度B的方向都有关．(1)当v＝0时，洛伦兹力F＝0，即静止的电荷不受洛伦兹力．(2)当v≠0，且v∥B时，洛伦兹力F＝0，即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力．(3)当v≠0，且v⊥B时，洛伦兹力F最大，即运动方向与磁场方向垂直时，所受洛伦兹力最大．二、洛伦兹力与安培力的区别和联系1．区别(1)洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力，而安培力是指通电直导线所受到的磁场力．(2)洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功．2．联系(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释．(2)大小关系：导线静止时F安＝NF洛(N是导体中定向运动的电荷数)．(3)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则进行判断．思考与讨论[教材第38页上]点拨电荷所受洛伦兹力的方向用左手定则判断．伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向正电荷运动的方向，那么，大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．教材图2.4－1中的方向是正确的．教材资料分析思考与讨论[教材第38页下]点拨1.电子束打在A点，说明电子束在磁场中受到了向上的洛伦兹力作用，由左手定则可判知此时磁场应垂直纸面向外．2．电子束打在B点，说明电子束在磁场中受到了向下的洛伦兹力作用，偏转磁场应该垂直纸面向里．3．电子束由中心O逐渐向A点移动，这说明电子束在偏转磁场中所受洛伦兹力逐渐增大，偏转磁场逐渐增强．洛伦兹力的方向例1如图2－4－1所示，是电视机中偏转线圈的示意图，圆心O处的黑点表示电子束，它由纸内向纸外而来，当线圈中通以图示方向的电流时(两线圈通过的电流相同)，则电子束将()A．向左偏转B．向右偏转C．向下偏转D．向上偏转图2－4－1解析偏转线圈由两个“U”形螺线管组成，由安培定则知右端都是N极，左端都是S极，O处磁场水平向左，由左手定则可判断出电子所受的洛伦兹力向上，电子向上偏转，D正确．答案D借题发挥安培定则是用来判断电流的磁场方向的，又叫右手螺旋定则．左手定则是用来判断安培力或洛伦兹力方向的．两个定则的功能要记牢，使用时左、右手的形状要记清．1．(2019年扬州学业检测)如图所示，电子在下列的匀强磁场中运动时，所受洛伦兹力方向垂直于纸面向外的是()ABCD【答案】A【解析】A图中电子向右运动，磁场向下，则由左手定则可知，洛伦兹力方向垂直纸面向外，故A正确；B图中磁场向里，负电荷运动方向向右，所以洛伦兹力向下，故B错误；C图中电子向上运动，磁场垂直纸面向里，则由左手定则可知，电子受力向右，故C错误；D图电子运动方向与磁场方向相互平行，故电子不受洛伦兹力，故D错误．带电粒子在磁场中的运动例2在图2－4－2中虚线所围的区域内，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．已知从左方水平射入的电子，穿过此区域时未发生偏转．设重力可忽略不计，则在该区域中的E和B的方向可能是()A．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同B．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反C．E竖直向上，B垂直纸面向外D．E竖直向上，B垂直纸面向里图2－4－2解析E和B沿水平方向并与电子运动方向平行(相同或相反)，则洛伦兹力F＝0，只受电场力作用且电场力与电子速度方向共线，电子不会偏转，故选项A、B正确；若E竖直向上，B垂直纸面向外，则电场力竖直向下，电子受到的洛伦兹力竖直向上，当电场力和洛伦兹力相等时，合力为0，电子不偏转，故选项C正确，选项D错误．答案ABC借题发挥(1)电荷在电场中一定受电场力．(2)电荷在磁场中：①静止或沿磁感线运动时，不受磁场力；②与磁场方向存在夹角运动时受洛伦兹力；③运动方向垂直磁场时，洛伦兹力最大．2．(2019年延安名校检测)电子以速度v垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B的匀强磁场中，受到磁场的洛伦兹力做圆周运动，关于洛伦兹力做功说法正确的是()A．洛伦兹力做正功B．洛伦兹力做负功C．洛伦兹力不做功D．无法判断【答案】C【解析】由于洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力始终不做功．故C正确，A、B、D错误．1．(2019年盐城名校检测)带正电的粒子在垂直于纸面向里的匀强磁场中运动，四位同学画出该粒子所受的洛伦兹力如图所示，其中正确的是()A．F1B．F2C．F3D．F4【答案】C洛伦兹力的方向【解析】粒子带正电，根据左手定则，让磁场穿过手心，四指指向正电荷的运动方向，则大拇指所指的方向为洛伦兹力的方向，由图可知F3正确．故C正确，A、B、D错误．2．如图2－4－4所示各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三个中的两个，试标出另一个的方向．图2－4－4【解析】用左手定则判断，对－q，四指应指向其运动方向的反方向．分别可得：(1)图中＋q受洛伦兹力方向垂直于v斜向左；(2)图中－q受洛伦兹力方向垂直于v水平向左；(3)图中－q运动方向平行于斜面向下；(4)图中匀强磁场方向为垂直纸面向外．【答案】见解析3．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质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．相对于预定地点，稍向东偏转C．相对于预定地点，稍向西偏转D．相对于预定地点，稍向北偏转【答案】B带电粒子在磁场中的运动【解析】地球表面地磁场方向由南向北，质子带正电．根据左手定则可判定，质子在赤道上空竖直下落过程中受到的洛伦兹力方向向东．故选B.4．(2019年南京学业模拟)如图所示，带正电的离子束水平向右经过条形磁铁正上方时，离子束的偏转方向是()A．向上B．向下C．垂直纸面向内D．垂直纸面向外【答案】D【解析】磁铁的正上方磁场方向向上，由左手定则可判断出正离子受力方向为垂直纸面向外．则D正确，A、B、C错误．