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1、第第5 5节运动电荷在磁场中受到的力节运动电荷在磁场中受到的力自主学习自主学习课堂探究课堂探究课堂达标课堂达标自主学习自主学习学习目标学习目标1.1.了解洛伦兹力的概念了解洛伦兹力的概念,知道运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的条件。知道运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的条件。2.2.了解决定洛伦兹力方向的因素了解决定洛伦兹力方向的因素,知道洛伦兹力方向既与磁场方向垂直知道洛伦兹力方向既与磁场方向垂直,又又与速度方向垂直。与速度方向垂直。3.3.会用左手定则判断有关物理量的方向。会用左手定则判断有关物理量的方向。教材提炼教材提炼一、洛伦兹力的方向和大小一、洛伦兹力的方向和大小1.1.洛伦兹力洛伦兹力(1
2、)(1)定义定义:在磁场中受到的力。在磁场中受到的力。运动电荷运动电荷(2)(2)与安培力的关系与安培力的关系:通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的 .。宏观宏观表现表现2.2.洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(1)(1)判断方法判断方法:左手定则。左手定则。(2)(2)左手定则左手定则:伸开左手伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一并且都与手掌在同一个个 内内;让磁感线从掌心进入让磁感线从掌心进入,并使四指指向并使四指指向 运动的方向运动的方向,这时这时 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。所指
3、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负电荷受力的方向与正电荷受力的方向 。平面平面正电荷正电荷拇指拇指相反相反(3)(3)方向特点方向特点:FB,Fv,:FB,Fv,即即F F垂直于垂直于 所决定的平面。所决定的平面。B B和和v v3.3.洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小(1)(1)当当vBvB时时,F=,F=。(2)(2)当当vBvB时时,F=,F=。qvBqvB0 0(3)(3)当当v v与与B B成成角时角时,F=,F=。qvBsin qvBsin 二、电视显像管的工作原理二、电视显像管的工作原理1.1.原理原理:电视显像管应用了电子束电视显
4、像管应用了电子束 的道理。的道理。磁偏转磁偏转2.2.扫描扫描:在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场,其方向、强弱都在其方向、强弱都在 ,使得电子束打在荧光屏上的光点按照一定规律不断移动。使得电子束打在荧光屏上的光点按照一定规律不断移动。不断变化不断变化自我反馈自我反馈1.1.下列哪一位物理学家首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点下列哪一位物理学家首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点()A.A.牛顿牛顿B.B.安培安培 C.C.洛伦兹洛伦兹D.D.奥斯特奥斯特C C解析解析:首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点的物理学家是洛伦兹首先提出磁场对运动电荷
5、有作用力的观点的物理学家是洛伦兹,选选项项A,B,DA,B,D错误错误,C,C正确。正确。2.2.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方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一定受到洛伦兹力的作用B.B.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用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则该处的磁感应强度一定为零C.C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能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也不能改变带电粒子的速度D.D.洛伦兹力对带电粒子不做功洛伦兹力对带电粒子不做功D D解析解析:运动电荷在磁场中所受的洛伦兹
6、力运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F F的大小不但与的大小不但与q,v,Bq,v,B有关系有关系,还与还与v v的方向与的方向与B B的方向夹角的方向夹角有关系有关系,当当=0=0或或180180时时,F=0,F=0,此时此时B B不一定等不一定等于零于零,所以所以A,BA,B错误错误;洛伦兹力与粒子的速度始终垂直洛伦兹力与粒子的速度始终垂直,所以洛伦兹力对带电所以洛伦兹力对带电粒子不做功粒子不做功,粒子的动能也就不变粒子的动能也就不变,但粒子速度方向要变但粒子速度方向要变,所以所以C C错错,D,D对。对。3.3.初速度为初速度为v v0 0的电子沿平行于通电长直导线的方向射出的电子沿平行于通
7、电长直导线的方向射出,直导线中电流方向直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示与电子的初始运动方向如图所示,则则()A.A.电子将向右偏转电子将向右偏转,速率不变速率不变B.B.电子将向左偏转电子将向左偏转,速率改变速率改变C.C.电子将向左偏转电子将向左偏转,速率不变速率不变D.D.电子将向右偏转电子将向右偏转,速率改变速率改变A A解析解析:由安培定则可判定直线电流右侧磁场的方向垂直纸面向里由安培定则可判定直线电流右侧磁场的方向垂直纸面向里,根据左手根据左手定则可判定电子所受洛伦兹力向右定则可判定电子所受洛伦兹力向右,由于洛伦兹力不做功由于洛伦兹力不做功,故电子动能不变故电子动能不变,
8、速率不变。速率不变。课堂探究课堂探究要点突破要点突破【例例1 1】带电粒子垂直匀强磁场方向运动时带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用。下会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是列表述正确的是()A.A.洛伦兹力对带电粒子做功洛伦兹力对带电粒子做功B.B.洛伦兹力不改变带电粒子的动能洛伦兹力不改变带电粒子的动能C.C.洛伦兹力的大小与速度无关洛伦兹力的大小与速度无关D.D.洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向要点一要点一对洛伦兹力的认识对洛伦兹力的认识B B解析解析:洛伦兹力的方向总跟速度方向垂直洛伦兹力的方向总跟速度方向垂直,所以洛伦兹力永不做功所以洛
9、伦兹力永不做功,不会改不会改变粒子的动能变粒子的动能,因此因此B B正确。正确。规律方法规律方法洛伦兹力的特点洛伦兹力的特点(1)(1)带电粒子飞入磁场不一定受到洛伦兹力。速度与磁场平行时不受带电粒子飞入磁场不一定受到洛伦兹力。速度与磁场平行时不受洛伦兹力洛伦兹力,与磁场垂直时受到的洛伦兹力最大。与磁场垂直时受到的洛伦兹力最大。(2)(2)带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力大小与速度、带电荷量、磁场带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力大小与速度、带电荷量、磁场强弱以及速度方向与磁场夹角有关。强弱以及速度方向与磁场夹角有关。针对训练针对训练1:1:在以下关于电荷、通电导线在电场或磁场中受力的说法中在以下关
10、于电荷、通电导线在电场或磁场中受力的说法中,正正确的是确的是()A.A.把通电导线放在磁场中把通电导线放在磁场中,通电导线一定会受到洛伦兹力的作用通电导线一定会受到洛伦兹力的作用B.B.把电荷放在电场中把电荷放在电场中,电荷一定受到静电力的作用电荷一定受到静电力的作用C.C.把电荷放在磁场中把电荷放在磁场中,电荷一定受到洛伦兹力的作用电荷一定受到洛伦兹力的作用D.D.电荷在磁场中运动电荷在磁场中运动,电荷一定受到洛伦兹力的作用电荷一定受到洛伦兹力的作用B B解析解析:通电导线中电流方向与磁场方向平行时通电导线中电流方向与磁场方向平行时,导线不受安培力作用导线不受安培力作用,但但电荷在电场中电荷
11、在电场中,一定会受静电力作用一定会受静电力作用,选项选项A A错误错误,B,B正确正确;静止的电荷在磁静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力作用场中不受洛伦兹力作用,运动电荷速度方向与磁场方向平行时运动电荷速度方向与磁场方向平行时,也不受洛也不受洛伦兹力作用伦兹力作用,选项选项C,DC,D错误。错误。要点二要点二 【例例2 2】下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断错误的是的判断错误的是()A.aA.a图中洛伦兹力方向竖直向上图中洛伦兹力方向竖直向上B.bB.b图中洛伦兹力方向垂直纸面向里图中洛伦兹力方向垂直纸面向里C
12、.cC.c图中粒子带负电图中粒子带负电D.dD.d图中洛伦兹力方向垂直纸面向外图中洛伦兹力方向垂直纸面向外洛伦兹力的方向判断洛伦兹力的方向判断C C解析解析:根据左手定则可知根据左手定则可知a a图中洛伦兹力方向应该竖直向上图中洛伦兹力方向应该竖直向上,b,b图中洛伦兹图中洛伦兹力方向垂直纸面向里力方向垂直纸面向里,c,c图中粒子带正电图中粒子带正电,d,d图中洛伦兹力方向垂直纸面向图中洛伦兹力方向垂直纸面向外外,故选项故选项A,B,DA,B,D正确正确,C,C错误。错误。规律方法规律方法关于洛伦兹力关于洛伦兹力(1)(1)决定洛伦兹力方向的三个因素决定洛伦兹力方向的三个因素电荷的电性电荷的电
13、性(正、负正、负)、速度方向、磁感应强度的方向。当电性一定时、速度方向、磁感应强度的方向。当电性一定时,其他两个因素决定洛伦兹力的方向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如果只让一个因素相反,则洛伦兹力则洛伦兹力方向必定相反方向必定相反;如果同时让两个因素相反如果同时让两个因素相反,则洛伦兹力方向将不变。则洛伦兹力方向将不变。(2)F,B,v(2)F,B,v三者方向间的关系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运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向,
14、FB,Fv,FB,Fv,即即F F垂直于垂直于B B和和v v所决所决定的平面。定的平面。C C针对训练针对训练2:2:宇宙中的电子流宇宙中的电子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点点,则这些电子在进入地球周围的空间时则这些电子在进入地球周围的空间时,将将()A.A.竖直向下沿直线射向地面竖直向下沿直线射向地面B.B.相对于预定点稍向东偏转相对于预定点稍向东偏转C.C.相对于预定点稍向西偏转相对于预定点稍向西偏转D.D.相对于预定点稍向北偏转相对于预定点稍向北偏转解析解析:地球表面的磁场方向由南向北地球表面的磁场方向由南向北,电子带负电电子带负
15、电,根据左手定则可判定根据左手定则可判定,电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西,故故C C项正确。项正确。教材探究教材探究教材教材P P9797“思考与讨论思考与讨论”的问题中的问题中,你认为带电粒子你认为带电粒子(不计重力不计重力)垂直于磁场方垂直于磁场方向进入匀强磁场向进入匀强磁场,带电粒子将做怎样的运动带电粒子将做怎样的运动?答案答案:由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向,因此洛伦兹力一定不做功。因此洛伦兹力一定不做功。它只改变运动电荷的速度方向它只改变运动电荷的速度方向,不能改变运动电荷的速度不能改
16、变运动电荷的速度(或动能或动能)的大小的大小,由此可知由此可知,带电粒子在匀强磁场中可做匀速圆周运动。带电粒子在匀强磁场中可做匀速圆周运动。课堂达标课堂达标C C1.1.电子通过磁场时会发生偏转电子通过磁场时会发生偏转,这是因为受到这是因为受到()A.A.库仑力的作用库仑力的作用 B.B.万有引力的作用万有引力的作用C.C.洛伦兹力的作用洛伦兹力的作用 D.D.安培力的作用安培力的作用解析解析:库仑力是电场对带电粒子的作用力库仑力是电场对带电粒子的作用力,而电子通过的是磁场而电子通过的是磁场,发生偏转发生偏转不是由于库仑力的作用不是由于库仑力的作用,故选项故选项A A错误错误;万有引力是宇宙万
17、物之间普遍存在万有引力是宇宙万物之间普遍存在的引力的引力,电子质量很小电子质量很小,所受其他物体的万有引力很小所受其他物体的万有引力很小,不足以引起电子偏不足以引起电子偏转转,故选项故选项B B错误错误;电子通过磁场时电子通过磁场时,磁场对电子有洛伦兹力的作用而发生偏磁场对电子有洛伦兹力的作用而发生偏转转,故选项故选项C C正确正确;安培力是磁场对通电导体的作用力安培力是磁场对通电导体的作用力,故选项故选项D D错误。错误。2.2.如图所示如图所示,重力不计的带电粒子水平向右进入匀强磁场重力不计的带电粒子水平向右进入匀强磁场,对该带电粒子进对该带电粒子进入磁场后的运动情况入磁场后的运动情况,以下判断正确的是以下判断正确的是()A.A.粒子向上偏转粒子向上偏转B.B.粒子向下偏转粒子向下偏转C.C.粒子不偏转粒子不偏转D.D.粒子很快停止运动粒子很快停止运动A A解析解析:根据左手定则根据左手定则,可知粒子受到向上的洛伦兹力可知粒子受到向上的洛伦兹力,所以粒子向上偏转所以粒子向上偏转,选项选项A A正确。正确。D DD D
高中物理第三章磁场第5节运动电荷在磁场中受到的力课件新人教版选修3
