【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修2：1.2 磁场对运动电荷的作用力学案.doc

2．磁场对运动电荷的作用力

课程标准

1．通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛伦兹力。

2．会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。

3．了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。

素养目标

1．物理观念：通过观察电子束在磁场中的偏转，知道磁场对运动电荷有力的作用，知道什么是洛伦兹力。

2．科学思维：知道洛伦兹力与安培力之间的关系，能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式，能用洛伦兹力的计算公式计算洛伦兹力的大小，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。

3．科学探究：通过实验了解磁场对运动电荷的作用与哪些因素有关。

4．科学态度与责任；通过电视机显像管工作原理的分析，体会科学技术对社会发展的促进作用。

知识点1洛伦兹力的方向和大小

1．洛伦兹力

_运动电荷__在磁场中受到的力。

2．洛伦兹力和安培力的关系

通电导线在磁场中受到的安培力，实际上是_洛伦兹力__的宏观表现。

3．洛伦兹力的方向

(1)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_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__。

(2)洛伦兹力方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于_B和v__所决定的平面。

4．洛伦兹力的大小

当速度方向和磁感应强度方向分别满足以下几种情况时，洛伦兹力的大小分别是

(1)当v与B成θ角时：F＝qvBsinθ。

(2)当v⊥B时：F＝_qvB__。

(3)当v∥B时，F＝_0__。

『判一判』

(1)电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用。(×)

(2)仅在洛伦兹力作用下，电荷的动能一定不会变化。(√)

(3)应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，四指一定指向电荷运动方向。(×)

(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。(×)

『选一选』

(2023·云南高二阶段练习)在下列四幅图中，正确标明了带负电的粒子所受洛伦兹力f方向的是(A)

解析：根据左手定则，图A中洛伦兹力的方向正确；图B中洛伦兹力方向向上；图C中洛伦兹力方向垂直纸面向里；图D中洛伦兹力方向垂直纸面向外，故选A。

知识点2电子束的磁偏转

1．电视机显像管的构造

如图所示，由电子枪、_偏转线圈__和荧光屏组成。

2．原理

电子显像管应用了电子束_磁偏转__的原理。

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。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫作一场，电视机每秒要进行_50__场扫描。

『判一判』

(5)电视显像管是靠磁场使电子束发生偏转的。(√)

『想一想』

目前，电视机已走进了家家户户，给人们的生活带来了巨大的变化，足不出户便可欣赏到千里之外奥运赛事的精彩直播！现在的电视轻便，占地空间小，但在液晶电视出现前，更多的家庭是用电子显像电视(如图)，这种电视机占地空间大，抗干扰能力差。这样的电视机正在播放节目时，不能将磁铁靠近荧光屏。你知道这是为什么吗？

解析：由于电视机的显像管是利用磁场对电子束偏转原理工作的，如果将磁铁靠近荧光屏，会影响电子束的偏转方向，进而使得图像变形或变色。

探究

洛伦兹力的方向

情|境|导|入

太阳发射出的带电粒子以300～1000km/s的速度扫过太阳系，形成“太阳风”(如图所示)，这种巨大的辐射经过地球时，为什么不能直射向地球？

提示：因为地球周围存在着磁场，宇宙空间的带电粒子在经过地球磁场时，由于受到洛伦兹力的作用而发生偏转，故不能直射向地球。

要|点|提|炼

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。

洛伦兹力与粒子运动方向、磁感应强度方向的关系

3.洛伦兹力的特点

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。

(1)判断负电荷在磁场中运动受洛伦兹力的方向，四指要指向负电荷运动的相反方向，也就是电流的方向。

(2)电荷运动的方向和磁场方向不一定垂直，但洛伦兹力的方向一定垂直于磁场方向和速度方向。

典|例|剖|析

典例1(2023·浙江高二期中)如图是电子射线管的示意图，接通电源后