1、13 磁场对运动电荷的作用力学 习 目 标 知 识 脉 络1.通过实验认识洛伦兹力，知道通电导线所受的安培力是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现(重点)2会用左手定则判断洛伦兹力的方向(难点)3了解电子束的偏转原理及其在技术上的应用.自 主 预 习探 新 知知识梳理一、洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力1安培力的本质磁场对通电导线的作用实际上是对导线中运动电荷的作用力的宏观表现2定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力3洛伦兹力的方向(1)洛伦兹力的方向遵守左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹
2、力的方向(2)负电荷的受力方向与正电荷的受力方向相反(3)当电荷运动方向与磁感线平行时，电荷不受洛伦兹力二、电子束在磁场中偏转的应用电子显像管的工作原理：磁场对运动电荷的作用使电子束在磁场中偏转，从而使电子束在显像管中展开，在一个屏幕上形成图像基础自测1思考判断(1)静止的带电粒子在磁场中也要受到洛伦兹力的作用( )(2)带电粒子只要在磁场中运动，就一定会受到洛伦兹力( )(3)电视机显像管中电子束的偏转是利用洛伦兹力( )(4)电子束撞击荧光屏时荧光屏会发光( )【提示】 (1) (2) (3) (4)2以下说法正确的是( )A运动电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力2B运动电荷在电场中不一定受到
3、电场力C运动的点在磁场中未受到洛伦兹力，该处的磁感应强度一定为零D运动的电荷在电场中未受到电场力，该处的电场强度不一定为零A 电荷的速度与磁场平行时，不受洛伦兹力，所以运动电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力，选项 A 正确，C 错误；根据 F Eq 可知在电场中的电荷受电场力作用，若 F0，则 E0，选项 B、D 错误3在图所示的四幅图中，正确标明了带负电的粒子所受洛仑兹力 F 方向的是( ) 【导学号：37032045】C 根据左手定则：A 受到的洛仑兹力垂直纸面向外，故 A 错误；B 受到的洛伦兹力垂直纸面向里，故 B 错误；C 受到的洛伦兹力向上，故 C 正确；D 受到的洛伦兹力向下，故 D
4、错误故选 C.合 作 探 究攻 重 难洛伦兹力的理解1洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而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2洛伦兹力与安培力的共同点(1)安培力：当 I B 时， F0；洛伦兹力：当 v B 时， F0.(2)安培力：当 I B 时， F BIl；洛伦兹力：当 v B 时， F qvB.(3)洛伦兹力与安培力的方向都是根据左手定则来判断3安培力和洛伦兹力的不同点：安培力推动导体运动时，对导体做功；洛伦兹力的方向与运动电荷的速度方向垂直，对运动电荷永远不做功4洛伦兹力的方向(1)决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应
5、强度的方向当电荷一定即电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素的方向相反，则洛3伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素的方向相反，则洛伦兹力方向将不变(2)在电荷的运动方向与磁场方向垂直时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于 v 和 B 两者决定的平面(3)电荷运动的方向 v 和 B 不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度 B 和速度 v的方向当 B、 v 不垂直时，用左手定则时磁感线不再垂直穿过手心(多选)如图所示，是表示磁场磁感应强度 B、负电荷运动方向 v 和磁场对电荷洛伦兹力 F 的相互关系图，这四个图中正确的是( B、 v
6、、 F 两两垂直)( )ABC 由左手定则可判断 A、B、C 正确做题时要看清本题考查的是负电荷所受洛伦兹力的问题.用左手定则判断负电荷所受洛伦兹力的方向时四指指向负电荷运动的反方向，这里容易弄混.针对训练1(多选)如图是表示磁场磁感应强度 B、负电荷运动方向 v 和磁场对电荷作用力 f 的相互关系图，这四个图中画的正确的是( B、 v、 f 两两垂直)( )ABC 由左手定则可知四指指向正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指向的方向应与速度方向相反，由此可判断 A、B、C 均正确电子束在磁场中偏转的应用1构造如图 231 所示4图 2312原理：阴极发射电子，经过偏转线圈，偏转线圈产生的
7、磁场和电子运动方向垂直，电子受洛伦兹力作用发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光3扫描：偏转区的水平方向和竖直方向都加有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动，这种现象称为扫描电子束从最上一行扫描到最下一行叫一场，电视机每秒要进行 50 场的扫描，所以人们感到整个荧光屏都在发光(多选)如图 232 所示，一阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线 AB 时，发现射线的径迹向下弯曲，则( )【导学号：37032046】图 232A导线中的电流从 A 到 BB导线中的电流从 B 到 AC若要使电子束的径迹向上弯曲，可以改变 AB 中的
8、电流方向来实现D电子束的径迹与 AB 中的电流方向无关思路点拨：先用安培定则(右手)判定导线上方的磁场方向再用左手定则分析洛伦兹力的方向但要注意四指的指向为电子运动的反向BC 电子在通电直导线产生的磁场中运动，无论直导线中的电流方向如何，电子的运动速度都是和磁感应强度的方向是垂直的根据左手定则，由于是负电荷，四指应指向左方，根据电子的偏转方向可以确定磁感应强度的方向为垂直纸面向里根据安培定则，导线中的电流方向为 B 到 A 如果导线中的电流方向反向，则其产生磁场方向也反向，会影响到电子的偏转方向，所以本题的正确选项是 B、C.针对训练2.如图 233 所示，在铁环上用绝缘导线缠绕两个相同的线圈
9、 a 和 b， a、 b 串联后通入方向如图所示的电流 I，一束电子从纸里经铁环中心射向纸外时，电子将( )5图 233A向下偏转 B向上偏转C向左偏转 D向右偏转B 由左手定则判断电子受向上的洛伦兹力当 堂 达 标固 双 基1(多选)下列说法正确的是( )A运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场B运动电荷受的洛伦兹力方向既与其运动的方向垂直，又与磁感线方向垂直C带电荷量为 q 的电荷，在磁场中运动速度大小不变，则所受洛伦兹力一定不变D洛伦兹力对运动电荷不做功BD 洛伦兹力的大小不但与速度大小有关，还与速度方向有关，如当 v B 时 F0，而 v B 时 F qvB.洛伦兹力的方向总与速度方向
10、垂直，对运动电荷不做功同时又总与磁感线方向垂直，故 B、D 正确A、C 错误2如图 234 所示，一带负电的离子束沿图中箭头方向通过两磁极间时，它受的洛伦兹力方向( )图 234A向下 B向上C向 N 极 D向 S 极A 由图可知，磁场方向从 N 极指向 S 极，根据左手定则可知，让四指指向与正电荷运动方向相同，让磁感线穿过手心，根据大拇指的指向即可判断出洛伦兹力的方向，由此可知负电的离子束所受的洛伦兹力的方向向下，故 A 正确，BCD 错误3带电粒子 M 和 N，先后以不同的速度沿 PO 方向射入圆形匀强磁场区域，运动轨迹如图 235 所示不计重力，下列分析正确的是( ) 【导学号：37032047】图 235A M 带负电， N 带正电6B M 和 N 都带正电C M 带正电， N 带负电D M 和 N 都带负电A 粒子向右运动，根据左手定则， N 向上偏转，应当带正电； M 向下偏转，应当带负电，故 BCD 错误，A 正确
