磁场对运动电荷的作用 课件

三、电子束的磁偏转 1．由于 受洛伦兹力的作用，电子束能在磁场中发生偏转 ，叫 做磁偏转． 2．电视显像管应用了电子束磁偏转 的原理．
一、对洛伦兹力的理解 磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．是由荷兰物理学家洛伦 兹首先提出的．
洛伦兹力的方向 (1)安培力实际上是大量运动电荷在磁场中受洛伦兹力的宏观 表现，所以洛伦兹力的方向也可由左手定则判定． (2)左手定则：伸开左手，使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 (若是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向)，拇指所指的 方向就是洛伦兹力的方向．
洛伦兹力的方向 【典例 1】 如图 2-4-1 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，它由纸内向纸外而来，当线圈中 通以图示方向的电流时(两线圈通过的电流相同)，则电子束将
( )．
图2-4-1 A．向左偏转 B．向右偏转 C．向下偏转 D．向上偏转
解析 偏转线圈由两个“U”形螺线管组成，由安培定则知右端 都是 N 极，左端都是 S 极，O 处磁场水平向左，由左手定则可 判断出电子所受的洛伦兹力向上，电子向上偏转，D 正确． 答案 D 借题发挥 安培定则是用来判断电流的磁场方向的，又叫右手 螺旋定则．左手定则是用来判断安培力或洛伦兹力方向的．两 个定则的功能要记牢，使用时左、右手的形状要记清．
洛伦兹力的大小 电荷在磁场中受洛伦兹力的大小与电荷量 q，电荷运动的速度 v 的大小，磁场的磁感应强度 B 的大小，速度 v 的方向以及磁 感应强度 B 的方向都有关． (1)当 v＝0 时，洛伦兹力 F＝0，即静止的电荷不受洛伦兹力． (2)当 v≠0，且 v∥B 时，洛伦兹力 F＝0，即运动方向与磁场 方向平行时，不受洛伦兹力． (3)当 v≠0，且 v⊥B 时，洛伦兹力 F 最大，即运动方向与磁场 方向垂直时，所受洛伦兹力最大．
二、洛伦兹力与安培力的区别和联系 区别
(1)洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力，而安培 力是指通电直导线所受到的磁场力． (2)洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功．
联系 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解 释． (2)大小关系：导线静止时 F 安＝NF 洛(N 是导体中定向运动的电 荷数)． (3)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向一致，均可用左手定则 进行判断．
图2-4-3
A．导线中的电流由 A 流向 B
B．导线中的电流由 B 流向 A
C．若要使电子管的径迹往上偏，可以通过改变 AB 中电流的
方向来实现
D．电子束的径迹与 AB 中的电流方向无关
解析 因为 AB 中通有电流，所以阴极射线管中会有磁场．电 子是因为在磁场中受到洛伦兹力的作用而发生偏转的．由左手 定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直于纸面向里，又根据 安培定则可知，AB 中的电流方向应是由 B 流向 A，B 正确，A 错误；当 AB 中的电流方向由 A 流向 B，则 AB 上方的磁场方 向变为垂直于纸面向外，电子所受洛伦兹力变为向上，电子束 的径迹会变为向上偏转，由以上可见粒子的运动径迹与 AB 中 的电流方向有关，C 正确，D 错误． 答案 BC
借题发挥 (1)电荷在电场中一定受电场力． (2)电荷在磁场中：①静止或沿磁感线运动时，不受磁场力；② 与磁场方向存在夹角运动时受洛伦兹力．③运动方向垂直磁场 时，洛伦兹力最大．
洛伦兹力的方向
1．如图 2-4-3 所示是一只阴极射线管，
左侧不断有电子射出．若在管的正下方
放一通电直导线 AB，发现射线的径迹往 下偏，则( )．
B．E 和 B 都沿水平方向，并与电子运动的方向相反
C．E 竖直向上，B 垂直纸面向外
D．E 竖直向上，B 垂直纸面向里
解析 E 和 B 沿水平方向并与电子运动方向平行(相同或相反)， 则洛伦兹力 F＝0，只受电场力作用且电场力与电子速度方向共 线，电子不会偏转，故选项 A、B 正确；若 E 竖直向上，B 垂 直纸面向外，则电场力竖直向下，电子受到的洛伦兹力竖直向 上，当电场力和洛伦兹力相等时，合力为 0，电子不偏转，故 选项 C 正确，选项 D 错误． 答案 ABC
带电粒子在磁场中的运动
【典例 2】 在图 2-4-2 中虚线所围的区域内，
存在电场强度为 E 的匀强电场和磁感应强度
为 B 的匀强磁场．已知从左方水平射入的电
图2-4-2
子，穿过此区域时未发生偏转．设重力可忽略不计，则在该区
域中的 E 和 B 的方向可能是( )．
A．E 和 B 都沿水平方向，并与电子运动的方向相同
二、洛伦兹力的方向 1．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力，在宏观上表现 为导线受到了 安培力 ． 2．用左手定则判断——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，让磁感线从垂直 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．负电荷所受 洛伦兹力的方向与正电荷受洛伦兹力的方向相反 ． 温馨提示 带电粒子受到的洛伦兹力一定垂直它的运动方向， 故洛伦兹力不做功．
带电粒子在磁场中的运动 3．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上 空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )． A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地点，稍向东偏转 C．相对于预定地点，稍向西偏转 D．相对于预定地点，稍向北偏转
解析 地球表面地磁场方向由南向北，质子带正电．根据左手 定则可判定，质子在赤道上空竖直下落过程中受到的洛伦兹力 方向向东．故选 B. 答案 B
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，磁感应强度的方向．当电荷电性一定时，其他两个因 素中，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在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，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 两者所决定的平面． ③电荷运动的方向和磁感应强度 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．
磁场对运动电荷的作用
一、洛伦兹力 1．定义：磁场对 运动电荷 有力的作用．我们把这种力叫做 洛伦兹力．
2．电子束在磁场中的偏转 (1)现象：①没有磁场时，电子束沿直线 运动． ②把电子射线管放入磁场后，电子束的径迹发生了弯曲 ． (2)结论：①运动电荷在磁场中会受到磁场的力 的作用． ②磁场对电荷作用力的方向与 磁场方向 有关，也 与 电荷运动方向 有关．
2．如图 2-4-4 所示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个中的两个，试标出另一个的方向．
图2-4-4
解析 用左手定则判断，对－q，四指应指向其运动方向的反 方向．分别可得：(1)图中＋q 受洛伦兹力方向垂直于 v 斜向左； (2)图中－q 受洛伦兹力方向垂直于 v 水平向左；(3)图中－q 运 动方向平行于斜面向下；(4)图中匀强磁场方向为垂直纸面向 外． 答案 见解析
4．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 2-4-5 所示，电
子所受重力不计，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．电子将向右偏转定则可知导线右边磁场方向向里而电子向上运 动，由左手定则可知洛伦兹力方向向右，而洛伦兹力对运动电 荷总是不做功，电子速率不变，将向右偏转，故选项 A 正确． 答案 A