第1章　2　磁场对运动电荷的作用力

磁场对运动电荷的作用力2［学习目标］L知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向2掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小3知道电视显像管的基本原理及基本构造4学会分析带电体在洛伦兹力作用下的运动.⑴定义在磁场中受到的力.⑵与安培力的关系通电导线在磁场中受到的安培力是的宏观表现.

2.洛伦兹力的方向左手定则伸开左手，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；让从掌心垂直进入，并使指向正电荷运动的方向，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.如图所示，负电荷受力的方向与正电荷受力的方向.

二、洛伦兹力的大小一般表达式，为的夹角，如图.1当即=0或180叩寸，F=.2当o_L8,即=90时，F=.

三、电子束的磁偏转

1.显像管的构造如图所示，由电子枪、和荧光屏组成.I:

2.显像管的原理1电子枪发射.2电子束在磁场中.3荧光屏被电子束撞击时发光.

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，因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动，这在显示技术中叫作.即学即用

1.判断下列说法的正误.1运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力.2用左手定则判断洛伦兹力方向时“四指的指向”与正电荷运动方向相反.3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零.4电荷垂直磁场运动时所受洛伦兹力最小，平行磁场运动时所受洛伦兹力最大.5显像管内偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打在荧光屏上的光点是不动的.

2.试判断下列图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直纸面向里的是忙x+O--------►-q.V••探究重点提升素养

一、洛伦兹力的方向【导学探究】如图所示，电子由阴极向阳极运动向右运动过程中向下发生了偏转，试问:1什么力使电子偏转？该力的方向如何？⑵电子运动轨迹附近的磁场方向如何？电子所受洛伦兹力与磁场方向、电子运动方向存在什么关系？【知识深化】

1.洛伦兹力的方向1尸、B、三者方向间的关系洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面.尸_L，但B与不一定垂直，如图甲、乙所说明F、B、三个量的方向关系是F±B,示.2洛伦兹力方向的判断在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向.

2.洛伦兹力的特点甲u与B垂直乙u与B不垂直⑴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.【例1】多选一束混合粒子流从一发射源射出后,进入如图所示的磁场，分离为

1、

2、3三⑵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.束粒子流，则下列选项正确的是2x XXBX xXA.1带正电B.1带负电C.2不带电D.3带负电

二、洛伦兹力的大小【导学探究】如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为A设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S,单位体积内含有的自由电荷数为〃，每个自由电荷的电荷量为q且定向移动的速率都是V.q[S——1XX-L-⑴导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力多大？⑵长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？每个自由电荷所受洛伦兹力多大【知识深化】

1.洛伦兹力与安培力的关系分类洛伦兹力安培力单个运动的带电粒子所受到的磁场力通电直导线所受到的磁场力区别洛伦兹力不做功安培力可以做功

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本质；联系

②方向关系洛伦兹力与安培力均可用左手定则进行判断2•洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小F=qvBsin0,为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角.1当8=90时，vLB,sin^=l,F=qvB,即运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大.2当=0时，〃sin9=0,F=0,即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力.【例2】如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为8,带电粒子的速率均为0,带电荷量均为/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.

三、电子束的磁偏转【例3】显像管的原理示意图如图所示，当没有磁场时电子束打在荧光屏正中的点.安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转.设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，如果要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到点，下列磁场能够使电子束发生上述偏转的是XXXXB⑶

四、带电体在磁场中的运动

1.带电体在匀强磁场中速度变化时洛伦兹力的大小往往随之变化，并进一步导致弹力、摩擦力的变化，带电体将在变力作用下做变加速运动.

2.利用牛顿运动定律和平衡条件分析各物理量的动态变化时要注意弹力为零的临界状态，此状态是弹力方向发生改变的转折点.【例41如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用一水平恒力尸拉乙物块，使甲、乙一起向左加速运动，甲、乙无相对滑动，则在加速运动阶段（）XF777777777777777777777777777777777777777A.甲、乙两物块间的摩擦力保持不变B.甲、乙两物块间的摩擦力不断增大C.甲、乙两物块间的弹力不断增大D.乙物块与地面之间的摩擦力不断减小【例5】（2021•淮北一中高二上期末）如图所示，一表面粗糙的倾角=37的绝缘斜面，处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度3=4T.一质量加=

0.02kg、带电荷量^=

0.01C的带正电物体（可视为质点）从斜面上的某点由静止开始下滑，斜面足够长，物体在下滑过程中克服摩擦力做的功用=

0.08J.^MZlOm/s2,sin37°=

0.6,cos37°=

0.8,试求:

（1）物体在斜面上运动的最大速率;2物体沿斜面下滑的最大距离.规律总结■求解带电体在磁场中的运动问题的解题步骤

1.确定研究对象，即带电体；

2.确定带电体所带电荷量的正、负以及速度方向；

3.由左手定则判断带电体所受洛伦兹力的方向，并作出受力分析图；

4.由平行四边形定则、矢量三角形或正交分解法等方法，根据物体的平衡条件或牛顿第二定律列方程求解；

5.对于定性分析的问题还可以采用极限法进行推理，从而得到结论.。