第2节　磁场对运动电荷的作用力 教学设计.doc

第2节磁场对运动电荷的作用力

[学习目标]

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。

知识点1洛伦兹力的方向

1．洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。

2．电子束在磁场中的偏转

(1)没有磁场时，电子束是一条直线。

(2)电子束在蹄形磁铁的磁场中会发生偏转。

(3)改变蹄形磁铁磁场方向，电子束偏转方向发生改变。

3．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平面内；让磁感线从掌心垂直进入，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。

4．洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B与v所决定的平面。

[判一判]

1．(1)洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力永远不做功。()

(2)安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力。()

提示：(1)√(2)×

知识点2洛伦兹力的大小

1．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B方向垂直，则F＝qvB。

2．如果电荷运动的方向与磁场方向夹角为θ，F＝qvBsin__θ。

[判一判]

2．(1)当带电粒子的运动方向和磁场方向相同时，洛伦兹力最大。()

(2)洛伦兹力在匀强磁场中一般是变力，而电场力在匀强电场中是恒力。()

提示：(1)×(2)√

知识点3电子束的磁偏转

1．显像管的构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。

2．原理

(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不断移动。

[判一判]

3．(1)电子束带负电，在显像管偏转磁场中的偏转方向与磁场方向相反。()

(2)显像管中偏转磁场使电子所受到的洛伦兹力方向，仍遵守左手定则。()

提示：(1)×(2)√

1．(洛伦兹力的方向)(多选)三种不同粒子a、b、c从O点沿同一方向进入垂直于纸面向里的匀强磁场中的运动轨迹分别如图所示。则()

A．粒子a一定带正电

B．粒子b一定带正电

C．粒子c一定带负电

D．粒子b一定带负电

解析：选AC。由左手定则可以判断，向左偏的粒子a应带正电，向右偏的粒子c带负电，不偏转的粒子b不带电。A、C正确。

2．(洛伦兹力的大小)两个带电粒子以相同的速度垂直于磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1∶4，电荷量之比为1∶2，则两带电粒子受洛伦兹力之比为()

A．2∶1 B．1∶1

C．1∶2 D．1∶4

解析：选C。带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时，洛伦兹力F＝qvB，与电荷量成正比，与质量无关，C正确。

3．(带电体在匀强磁场中的运动)(多选)如图所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘A，最后落到地板上。设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为x2，着地速度为v2。则下列结论正确的是()

A．x1＞x2 B．t1＞t2

C．v1＞v2 D．v1和v2相同

解析：选AB。由左手定则，小球落地前受到的洛伦兹力方向斜向上，使得竖直方向上的合力小于重力，故t1＞t2；而洛伦兹力的水平分量使水平分速度增大，时间又变长，故x1＞x2。由于洛伦兹力不做功，故v1、v2的大小相同，但方向不同。

探究一洛伦兹力的方向

【问题导引】

如图所示，用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用，不同方向的磁场对电子束径迹有不同影响。那么电子偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关系满足怎样的规律？

提示：左手定则

1．决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、速度的方向、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。

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

【例1】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，电子所受重力不计，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