高中物理 2.4 磁場對運動電荷的作用學案 新人教版選修1-1

1、 2.4 磁場對運動電荷的作用學習目標定位1.知道用電子射線管研究磁場對運動電荷的作用.2.會用左手定則判斷洛倫茲力的方向.3.了解電子束的磁偏轉，理解其原理.4.知道電視機顯像管是利用了電子束磁偏轉的原理，了解其工作過程一、洛倫茲力1定義：磁場對運動電荷的作用力叫洛倫茲力2洛倫茲力與安培力的關系通電導線受到的安培力，是導線中定向運動的電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)二、洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向遵循左手定則即伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從手心進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向；負電荷的受力方向

2、與正電荷的受力方向相反三、顯像管的工作原理1電視機顯像管應用了電子束磁偏轉的原理2顯像管中有一個陰極，工作時它能發(fā)射電子，熒光屏被電子束撞擊就能發(fā)光.一、洛倫茲力問題設計1觀察電子射線管，了解其結構不加磁場，觀察電子束的徑跡，可以得出什么結論？把電子射線管放在蹄形磁鐵的兩極之間，觀察電子束的徑跡，又可得出什么結論？調(diào)換磁鐵南北極的位置，觀察電子束的徑跡，又可得出什么結論？答案不加磁場，電子束為直線；放在蹄形磁鐵的兩極之間時，電子束發(fā)生了偏轉調(diào)換磁鐵南北極，電子束的偏轉方向改變2保持電子射線管不動，在緩慢轉動磁鐵從而改變磁場的方向，再次觀察電子束的徑跡，又可得出什么結論？答案電子束的偏轉方向改變

3、要點提煉1洛倫茲力(1)實質(zhì)通電導線在磁場中所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是通電導線在磁場中所受安培力的微觀本質(zhì)(2)方向安培力的方向根據(jù)左手定則判斷，而安培力是大量定向移動的電荷所受洛倫茲力作用的宏觀表現(xiàn)，因此洛倫茲力的方向也可用左手定則來判斷說明由于電荷有正、負之分，故四指應指向正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向相當于指向電流的方向2洛倫茲力的特點(1)洛倫茲力與電荷運動狀態(tài)有關，當v0時，F(xiàn)洛0.(2)由于F洛始終與v垂直，所以洛倫茲力永不做功，這一點與安培力不同，安培力可以對通電導線做功二、電子束的磁偏轉和顯像管的工作原理問題設計探究洛倫茲力演示儀的結構，請思考：1它是通過改

4、變什么達到改變電子速度和磁感應強度大小的？答案通過改變電子槍兩極間的電壓改變電子的速度，通過改變線圈中電流的強弱改變磁感應強度的大小2沒有磁場時電子束沿直線運動；外加磁場后電子束沿圓周運動，圓周運動的半徑與什么有關？答案磁場的強弱和電子的速度都能影響圓周運動的半徑要點提煉1磁偏轉由于受洛倫茲力的作用，電子束能在磁場中發(fā)生偏轉，叫做磁偏轉電子束磁偏轉是電視機顯像管工作的基本原理之一2顯像管工作原理(1)顯像管工作原理如圖1所示圖1(2)加速：顯像管中有一個陰極，用低壓電源加熱時放出電子，經(jīng)高電壓加速后電子束打在熒光屏上，熒光屏就能發(fā)光但一細束電子打在熒光屏上只能使一個點發(fā)光，而實際上整個熒光屏都

5、發(fā)光，這是由于磁場作用于電子束的結果(3)偏轉：使電子束偏轉的磁場是由兩對線圈產(chǎn)生的，叫做偏轉線圈在偏轉區(qū)的水平方向和豎直方向都加有偏轉磁場，其方向、強弱都在不斷變化，因此電子束打在熒光屏上的光點就不斷來回移動(掃描)電子束從最上一行到最下一行掃描一遍叫做一場，電視機中每秒要進行50場掃描，所以我們感到整個熒光屏都在發(fā)光一、洛倫茲力的方向例1如圖所示，磁場方向、正電荷的運動方向、電荷所受洛倫茲力的方向兩兩垂直，則下列選項正確的是()解析由左手定則可判定，A中力F洛應向下；B中力F洛應向右；C中力F洛應向右答案D針對訓練如圖2所示，在電子射線管正上方平行放置一根通有足夠強直流電流的長直導線，且導

6、線中電流方向水平向右，則電子束將會()圖2A向上偏轉 B向下偏轉C向紙里偏轉 D向紙外偏轉答案B解析由安培定則可知直導線下面的磁場方向垂直紙面向里，由左手定則并考慮負電荷運動的方向，相當于正電荷運動的相反方向，所以電子束受到向下的力而向下偏轉，故B正確二、帶電粒子在磁場中的運動例2如圖3所示，a、b是位于真空中的平行金屬板，a板帶正電，b板帶負電，板間場強為E.兩板間的空間中加勻強磁場，方向垂直紙面向里，磁感應強度為B，一束電子以大小為v0的速度沿圖中虛線方向射入，虛線平行于a、b板，要想電子沿虛線運動，則v0、E、B之間的關系應滿足()圖3Av0E/B Bv0B/ECv0E/Be Dv0Be

7、/E解析要想使電子沿虛線運動，要求電子受到的電場力等于安培力，即EeBev0，v0E/B.答案A針對訓練如圖4所示，沒有磁場時電子束打在熒光屏正中的O點為使電子束偏轉，由安裝在管頸的偏轉線圈產(chǎn)生偏轉磁場圖4(1)如果要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點，偏轉磁場應該沿什么方向？(2)如果要使電子束打在B點，磁場應該沿什么方向？答案見解析解析由左手定則，(1)中偏轉磁場應該垂直于紙面向外；(2)中偏轉磁場應該垂直于紙面向里1(對洛倫茲力的理解)關于安培力、電場力和洛倫茲力，下列說法正確的是()A電荷在電場中一定受電場力作用，電荷在磁場中一定受洛倫茲力作用B電荷所受電場力一定與該處電場

8、方向一致，電荷所受的洛倫茲力不一定與磁場方向垂直C安培力和洛倫茲力的方向均可用左手定則判斷D安培力和洛倫茲力本質(zhì)上都是磁場對運動電荷的作用，安培力可以對通電導線做功，洛倫茲力對運動電荷也做功答案C2(洛倫茲力的大小)帶電荷量為q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法中正確的是()A只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B如果把q改為q，速度反向，則洛倫茲力的大小不變C只要帶電粒子在磁場中運動，它一定受到洛倫茲力作用D帶電粒子受到洛倫茲力越小，則該磁場的磁感應強度越小答案B解析影響洛倫茲力大小的因素有電荷量、速度大小、磁感應強度的大小及速度與磁感應強度的方向關系，A錯；B中由左手定則可知，洛倫茲力方向不

9、變，B正確；當磁場方向與電荷運動方向平行時，F(xiàn)洛0，C錯；磁感應強度由磁場本身的性質(zhì)決定，與洛倫茲力的大小無關，D錯3(帶電粒子在磁場中的運動)如圖5所示是一只電子射線管，左側不斷有電子射出若在管的正下方放一通電直導線AB，發(fā)現(xiàn)電子的徑跡往下偏，則()圖5A導線中的電流由A流向BB導線中的電流由B流向AC若要使電子的徑跡往上偏，可以通過改變AB中電流的方向來實現(xiàn)D電子的徑跡與AB中的電流方向無關答案BC解析因為AB中通有電流，所以電子射線管中會有磁場電子是因為在磁場中受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉的由左手定則可知，電子射線管中的磁場方向垂直于紙面向里，又根據(jù)安培定則可知，AB中的電流方向應是由B流向A，A錯誤，B正確；當AB中的電流方向由A流向B，則AB上方