运动电荷在磁场中受到的力.docx

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5运动电荷在磁场中受到的力
[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构造及工作的基本原理．
一、洛伦兹力的方向和大小
1．洛伦兹力
(1)定义：运动电荷在磁场中所受的力．
(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现．
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平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动方向，这时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．
3．洛伦兹力的大小
(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.
二、电视显像管的工作原理
1．构造：如图1所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成．
图1
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从上向下、从左向右不断移动．
4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的．
[即学即用]
1．判断下列说法的正误．
(1)运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力．(×)
(2)同一电荷，以相同大小的速度进入磁场，速度方向不同时，洛伦兹力的大小也可能相同．(√)
(3)洛伦兹力同电场力一样，可对运动电荷做正功或负功．(×)
(4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同时考虑电荷的电性．(√)
(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．如图2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，由纸内向纸外而来，当线圈中通以图示方向的电流时(两线圈通过的电流都相同)，则电子束将______偏转．
图2
答案向上
一、洛伦兹力的方向
[导学探究]如图3所示，电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中发生了向下偏转，试问：
图3
(1)什么力使电子向下偏转？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？
答案(1)洛伦兹力向下
(2)磁场方向向里电子所受洛伦兹力与磁场方向垂直，与电子运动方向垂直，满足左手定则
[知识深化]
1．决定洛伦兹力方向的三个因素：电荷的正负、速度方向、磁感应强度的方向．
2．洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直，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．即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．
3．用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，应注意将四指指向负电荷运动的反方向．
例1如图所示，一带负电的粒子(不计重力)进入磁场中，图中的磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是()
答案C
解析A图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，选项A错误．B图中带负电粒子的运动方向与磁感线平行，此时不受洛伦兹力的作用，选项B错误．C图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，选项C正确．D图中带负电的粒子向上运动，掌心向里，四指应向下，大拇指的方向向左，选项D错误．
二、洛伦兹力的大小
[导学探究]如图4所示，磁场的磁感应强度为B.设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q且定向运动的速率都是v.
图4
(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？
答案(1)I＝nqvSF安＝ILB＝nqvSLB
(2)N＝nSLF洛＝eq\f(F安,N)＝qvB
[知识深化]
1．洛伦兹力与安培力的关系
(1)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质．
(2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功．
2．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，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大．
(2)当v∥B时，θ＝0°，sinθ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力．
例2如图5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．
图5
答案(1)qvB垂直v指向左上方
(2)eq\f(1,2)qvB垂直纸面向里
(3