第1章　2　磁场对运动电荷的作用力.docx

2磁场对运动电荷的作用力

[学习目标]1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向.2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小.3.知道电视显像管的基本原理及基本构造.4.学会分析带电体在洛伦兹力作用下的运动．

一、洛伦兹力的方向

1．洛伦兹力

(1)定义：____________在磁场中受到的力．

(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是____________的宏观表现．

2．洛伦兹力的方向

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平面内；让__________从掌心垂直进入，并使________指向正电荷运动的方向，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．如图所示，负电荷受力的方向与正电荷受力的方向________．

二、洛伦兹力的大小

一般表达式：__________，θ为__________的夹角，如图．

(1)当v∥B，即θ＝0或180°时，F＝________.

(2)当v⊥B，即θ＝90°时，F＝________.

三、电子束的磁偏转

1．显像管的构造：如图所示，由电子枪、__________和荧光屏组成．

2．显像管的原理

(1)电子枪发射____________．

(2)电子束在磁场中________．

(3)荧光屏被电子束撞击时发光．

3．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____________，因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动，这在显示技术中叫作________．

1．判断下列说法的正误．

(1)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力．()

(2)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反．()

(3)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．()

(4)电荷垂直磁场运动时所受洛伦兹力最小，平行磁场运动时所受洛伦兹力最大．()

(5)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动的．()

2．试判断下列图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直纸面向里的是()

一、洛伦兹力的方向

导学探究

如图所示，电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中向下发生了偏转，试问：

(1)什么力使电子偏转？该力的方向如何？

(2)电子运动轨迹附近的磁场方向如何？电子所受洛伦兹力与磁场方向、电子运动方向存在什么关系？

知识深化

1．洛伦兹力的方向

(1)F、B、v三者方向间的关系

洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．

说明：F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，如图甲、乙所示．

(2)洛伦兹力方向的判断

在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向．

2．洛伦兹力的特点

(1)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．

(2)洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小．

例1(多选)一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束粒子流，则下列选项正确的是()

A．1带正电 B．1带负电

C．2不带电 D．3带负电

二、洛伦兹力的大小

导学探究

如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B.设磁场中有一段长度为L的通电导线，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且定向移动的速率都是v.

(1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力多大？

(2)长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？每个自由电荷所受洛伦兹力多大？

知识深化

1．洛伦兹力与安培力的关系

分类

洛伦兹力

安培力

区别

单个运动的带电粒子所受到的磁场力

通电直导线所受到的磁场力

洛伦兹力不做功

安培力可以做功

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本质；

②方向关系：洛伦兹力与安培力均可用左手定则进行判断

2.洛伦兹力的大小

洛伦兹力的大小：F＝qvBsinθ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角．

(1)当θ＝90°时，v⊥B，sinθ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大．

(2)当θ＝0时，v∥B，sinθ＝0，F＝0，即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力．

例2如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．

三、电子束的磁偏转

例3显像管的原理示意图如图所示，当没有磁