高中物理 3.5运动电荷在磁场中受到的力 新人教版选修3-1

3．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： (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)运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定会 受到洛伦兹力的作用。( )
(2)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。( )
(1)应用左手定则时，当 v 与 B 不垂直时， 洛伦兹力仍垂直于 v、B 决定的平面，但磁感线不一定要垂直穿 过掌心，磁感线方向一定与大拇指垂直，不一定与四指垂直。
(2)判断安培力与洛伦兹力时都用左手，高中阶段判断其他 现象时用到的都是右手，如判定感应电流的方向、判定磁场的方 向等。
4. 洛伦兹力的大小 如图所示，直导线长为 L，电流为 I，导线中运动电荷数为 n，横截面积为 S，电荷的电量为 q，运动速度为 v，则
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. 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 改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小。
02 课堂合作探究
考点一 洛伦兹力与安培力的关系 探究导引 1. 安培力的方向如何判断？ 思考：
2. 电流与运动电荷有什么关系呢？ 思考：
一|重点诠释 1. 三个决定洛伦兹力方向的因素 电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向是决定 洛伦兹力方向的三个要素。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。
[规范解答] (1)因 v⊥B，所以 F＝qvB，方向与 v 垂直向左 上方。
(2)v 与 B 的夹角为 30°，将 v 分解成垂直磁场的分量和平行 磁场的分量，v⊥＝vsin30°，F＝qvBsin30°＝12qvB。方向垂直纸 面向里。
(3)由于 v 与 B 平行，所以不受洛伦兹力。 (4)v 与 B 垂直，F＝qvB，方向与 v 垂直向左上方。 [完美答案] (1)qvB 垂直 v 向左上方 (2)12qvB 垂直纸面 向里 (3)不受洛伦兹力 (4)qvB 垂直 v 向左上方
安培力 F＝ILB＝nF 洛 所以洛伦兹力 F 洛＝Fn＝ILnB 因为 I＝NqSv(N 为单位体积的电荷数) 所以 F 洛＝NqSnv·LB＝NnSL·qvB， 式中 n＝NSL， 故 F 洛＝qvB。
上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦兹力。若 电荷运动方向与磁场方向夹角为 ຫໍສະໝຸດ ，则洛伦兹力为 F＝qvBsinθ。
第三章 磁场
第5节 运动电荷在磁场中受到的力
[课堂目标] 1. 经历实验探究洛伦兹力方向的过程，知道洛 伦兹力的方向与电荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直，会 用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2. 经历由安培力公式推导 出洛伦兹力公式的过程，由此体会磁场中通电导线所受的安培力 实际上是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，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。
5. 洛伦兹力与安培力的关系 (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)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏 观表现，但不能简单地认为安培力就等于所有定向移动的电荷所 受洛伦兹力的合力，只有当导体静止时才能这样认为。 (3)洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功。可见安培力 与洛伦兹力既有联系，也有区别。
二|典题研析 例 1 在图所示的各图中，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。
1.判定洛伦兹力方向用________定则。 提示：左手 2．若研究对象为负电荷，四指应指向__________________。 提示：运动方向的反方向
(3)用左手定则判断洛伦兹力方向时，“四指的指向”与电荷 定向移动方向相同。( )
(4)洛伦兹力对运动电荷不做功。( )
提示：(1)错；若运动电荷的运动方向与磁感应强度方向平行， 则电荷受到的洛伦兹力为零。
(2)错；若运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则可能是电 荷的运动方向与磁场的方向平行，也可能是磁感应强度为零。
(3)错；用左手定则判断洛伦兹力方向时，“四指的指向”与 正电荷定向移动的方向一致，与负电荷定向移动的方向相反。
(4)对；洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力不 做功。
二、电视显像管的工作原理 1. 构造 如图所示，电视显像管由电子枪、 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．
01 课前自主学习
一、洛伦兹力的方向和大小 1. 洛伦兹力 (1)定义： 运动电荷 在磁场中受到的力． (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 (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)洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于 B和v 所决定的平面．
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．
想一想 显像管工作时，电子束是依次扫描荧光屏上各点， 可为什么我们觉察不到荧光屏的闪烁？
提示：这是由于眼睛的视觉暂留现象，当电子束扫描频率达 到人眼的临界闪烁频率时，由于视觉暂留的原因，人眼就感觉不 到荧光屏的闪烁。