第三章第五节运动电荷在磁场中受到的力.doc

第五节运动电荷在磁场中受到的力

[学习目标]1.了解洛伦兹力的产生原因，会判断洛伦兹力的方向．2.掌握洛伦兹力的公式，能计算洛伦兹力的大小．3.了解显像管的原理．

,[学生用书P84])

一、洛伦兹力的方向和大小

(阅读教材第95页第1段至第97页第1段)

1．洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力．通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现．

2．洛伦兹力的方向判定：左手定那么

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：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，那么粒子所受的洛伦兹力为F＝qvB．在一般情况下，当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ时，电荷所受的洛伦兹力为F＝qvBsin_θ．

拓展延伸?———————————————————(解疑难)

1．洛伦兹力的方向

(1)决定因素：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，那么洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素相反，那么洛伦兹力方向将不变．

(2)判定方法：同安培力一样，洛伦兹力的方向遵守左手定那么．但要注意负电荷受力方向与正电荷的相反．

(3)方向特点：洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与电荷运动方向垂直，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．

2．洛伦兹力大小的推导过程

(1)如下图，设有一段长度为L的通电导线，垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中．假设导线中的电流为I，那么该导线所受的安培力大小为F安＝ILB.

(2)假设导线的横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的速度为v，那么在时间t内通过截面的电荷量Q＝nSvtq.由电流的定义知I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(nSvtq,t)＝nSvq，这段导线内含有的自由电荷数为N＝nSL.

(3)整段导线所受的安培力F安可看成是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力F的合力，即F安＝NF，那么每个自由电荷所受洛伦兹力F的大小为F＝qvB.

二、电视显像管的工作原理

(阅读教材第97页第2段至第98页第1段)

1．电视显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成．

2．电视显像管应用了电子束磁偏转的道理．

3．显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光．在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断地变化．

洛伦兹力的方向的判断

[学生用书P84]

1．判断方法：左手定那么．

2．F⊥B，F⊥v，F垂直于B、v确定的平面，但B与v不一定垂直．

3．洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷速度大小．

——————————(自选例题，启迪思维)

1.如下图的磁感应强度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，画得正确的选项是(其中B、F、v两两垂直)()

[解析]由于B、F、v两两垂直，根据左手定那么得：A、B、D选项中受洛伦兹力都与图示F的方向相反，故A、B、D错误，C正确．

[答案]C

2.试判断以下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面指向纸里的是()

[解析]根据左手定那么可以判断，选项A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下；选项B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上；选项C中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外；选项D中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里，D正确．

[答案]D

3.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．如下图，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]电子束带负电，电子束由负极向正极运动，在电子束运动的过程中，条形磁铁产生的磁场由N极指向S极，根据左手定那么可判断出电子受到的洛伦兹力方向向下，故电子束的偏转方向向下，B正确，A、C、D错误．

[答案]B

[借题发挥]判断洛伦兹力方向的易错点

(1)注意电荷的正负，尤其是判断负电荷所受洛伦兹力方向时，四指应指向负电荷运动的反方向．

(2)注意洛伦兹力的方向一定垂直于B和v所决定的平面．

(3)当v与B的方向平行时，电荷受到的洛伦兹力为零．

洛伦兹力的大小

[学生用书P85]

对运动电荷在匀强磁场中的受力情况的考查，一般考查速度v和磁感应强