湖北省武汉市第三十九中学高中物理3.5 运动电荷在磁场中受到的力 5页

‎3.5 运动电荷在磁场中受到的力 ‎ 一、洛伦兹力 ‎1．定义：______________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______________，而洛伦兹力是安培力的微观本质．‎ 二、洛伦兹力的方向和大小 ‎1．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平面内．让______________从掌心进入，并使四指指向________________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受______________的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向______．‎ ‎(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都______________，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．‎ ‎2．洛伦兹力的大小 ‎(1)一般公式：F＝qvBsin θ，其中θ为________方向与________方向的夹角．‎ ‎(2)当________时，F＝qvB.‎ ‎(3)当________时，F＝0.‎ 三、电视显像管的工作原理 ‎1．电视显像管应用了电子束________的原理．‎ ‎2．扫描：电子束打在荧光屏上的位置在______________的控制下一行一行的不断移动．‎ ‎3．偏转线圈：产生使电子束偏转的____________.‎ 课内探究 一、洛伦兹力的方向和大小 ‎[问题情境]太阳发射出的带电粒子以300～1 ‎‎000 km ‎/s的速度扫过太阳系，形成“太阳风”．这种巨大的辐射经过地球时，为什么不能直射地球？为什么会在地球两极形成绚丽多彩如同梦幻般的极光？‎ ‎1．通过课本中的演示实验，我们得出什么结论？‎ ‎2．用左手定则判断洛伦兹力方向和判断安培力方向时，左手的用法相同吗？‎ ‎3．洛伦兹力的大小如何确定？‎ ‎4．洛伦兹力和安培力的关系是怎样的？‎ ‎[要点提炼]‎ ‎1．____________电荷在磁场中所受的作用力称为洛伦兹力．‎ ‎2．洛伦兹力的方向可用____________定则来判断：伸开________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________运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的________电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．‎ ‎3．洛伦兹力的计算公式为F＝Bqvsin θ，式中θ指________方向与________方向的夹角．‎ ‎4．由左手定则可知，洛伦兹力的方向始终与运动电荷的速度方向________，所以洛伦兹力对带电粒子不做功．‎ 二、电视机显像管的工作原理 ‎[问题情境]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的奥运赛事的精彩直播！电视机正在播放节目时，禁止将磁铁靠近荧光屏！你知道这是为什么吗？‎ ‎1．电视机显像管的主要构造是什么？‎ ‎2．显像管的工作原理是什么？‎ ‎3．电子束怎样实现“扫描”图像？‎ 课堂练习 例1 各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三者中的两个，试标出另一个的方向．‎ 变式1 如图所示，将水平导线置于真空中，并通以恒定电流I.导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子的运动情况可能是( )‎ A．沿路径a运动 B．沿路径b运动 C．沿路径c运动 D．沿路径d运动 变式2 下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是( )‎ A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同 B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向不变 C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直 D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变 例2 如图所示，摆球带负电荷的单摆，在一匀强磁场中摆动．匀强磁场的方向垂直于纸面向里．摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力大小为F2，摆球加速度大小为a2，则( )‎ A．F1＞F2，a1＝a2 B．F1＜F2，a1＝a2‎ C．F1＞F2，a1＞a2 D．F1＜F2，a1＜a2‎ 例3 如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球其质量为m，带电荷量是＋q，小球可在棒上滑动．将此棒竖直放在互相垂直、方向如图所示的匀强电场和匀强磁场中，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B.小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度．‎ 变式3 质量为‎0.1 g的小物块，带有5×10‎-4 C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图．物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面(设斜面足够长，取g＝‎10 m/s2)，问：‎ ‎(1)物块带何种电荷？‎ ‎(2)物块离开斜面时的速度为多少？‎ 课后作业 ‎1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )‎ A．F、B、v三者必定均保持垂直 B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v C．B必定垂直于F，但F不一定垂直于v D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B ‎2．下列说法正确的是( )‎ A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用 B．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 C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度 D．洛伦兹力对带电粒子不做功 ‎3．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，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 C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变 ‎4．一初速度为零的质子，经过电压为1880 V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10-4 T的匀强磁场中，则质子受到的洛伦兹力多大？(质子质量m＝1.67×10－‎27 kg，g＝‎10 m/s2)‎