2018版 第2章 第4節(jié) 磁場對運動電荷的作用

第頁四、磁場對運動電荷的作用學(xué)習(xí)目標知識脈絡(luò)1.理解安培力是導(dǎo)線中定向運動的電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．(難點)2．學(xué)會用左手定則判斷帶電粒子在磁場中運動方向的問題．(重點)3．知道電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理及其在技術(shù)中的應(yīng)用．(難點)洛倫茲力eq\o([先填空])1．定義磁場對運動電荷的力叫洛倫茲力．2．洛倫茲力與安培力的關(guān)系通電導(dǎo)線受到的安培力，是導(dǎo)線中定向運動的電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．3．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，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，并使四指指向正電荷運動的方向，那么，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；負電荷的受力方向與正電荷的受力方向相反．eq\o([再判斷])1．靜止的電荷在磁場中不受洛倫茲力．(√)2．電荷若沿磁場方向運動不受洛倫茲力．(√)3．洛倫茲力的方向總是與粒子運動方向垂直．(√)eq\o([后思考])1．洛倫茲力與安培力有何關(guān)系？【提示】安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)．2．安培力可以做功，洛倫茲力是否也可以做功？【提示】洛倫茲力總與速度方向垂直，永不做功．對洛倫茲力的理解1．洛倫茲力與安培力的關(guān)系通電導(dǎo)線受安培力是內(nèi)部大量定向移動電荷受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)；而洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)．2．洛倫茲力的作用特點由于洛倫茲力遵守左手定則，其方向總是與電荷的運動方向垂直，因此洛倫茲力只改變速度方向不改變速度大小，對運動電荷不做功．3．洛倫茲力和電場力的比較洛倫茲力電場力性質(zhì)磁場對在其中運動電荷的作用力電場對放入其中電荷的作用力產(chǎn)生條件磁場中靜止電荷、沿磁場方向運動的電荷不受洛倫茲力電場中的電荷無論是靜止還是沿任何方向運動，都要受到電場的作用力方向①方向由電荷正負、磁場方向以及電荷運動方向決定，各方向之間關(guān)系遵循左手定則②洛倫茲力方向一定垂直于磁場方向以及電荷運動方向(電荷運動方向與磁場方向不一定垂直)①方向由電荷正負、電場方向決定②正電荷受力方向與電場方向一致，負電荷受力方向與電場方向相反做功情況一定不做功可能做正功，可能做負功，也可能不做功1．如圖2-4-1所示，一細線懸吊小球，在垂直于勻強磁場方向的豎直平面內(nèi)擺動，C點為小球運動的最低位置，則()【導(dǎo)學(xué)號：46852033】圖2-4-1A．小球從等高的A點、B點分別擺至C點時速度大小相等B．小球從與A等高的B點擺至C點時比從A點擺至C點時速度大C．如果小球帶正電，則小球從A點擺至C點的速度比從B點擺至C點時大D．如果小球帶負電，則小球從A點擺至C點的速度比從B點擺至C點時大【解析】由于洛倫茲力對運動小球不做功，所以不論是正電荷還是負電荷，不論是從A點還是從B點擺至C點，機械能均守恒，所以選項B、C、D錯，選項A對.【答案】A2．(多選)關(guān)于電場力和洛倫茲力，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：46852034】A．電荷只要處在電場中，就會受到電場力，而電荷靜止在磁場中，不可能受到磁場力B．電場對在其中的電荷一定會做功，而磁場力對其中的電荷都不會做功C．電場力和洛倫茲力一樣，受力方向都在電場線和磁感線上D．只有運動的電荷在磁場中才可能受到洛倫茲力的作用【解析】電荷在電場中一定受到電場力的作用，但只有運動的電荷才可能受到磁場力的作用，洛倫茲力永遠不做功．【答案】AD3．(多選)一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則()【導(dǎo)學(xué)號：46852035】A．此空間一定不存在磁場B．此空間可能有磁場，方向與電子速度方向平行C．此空間可能有磁場，方向與電子速度方向垂直D．此空間可能有正交的磁場和電場，它們的方向均與電子速度方向垂直【解析】依據(jù)對洛倫茲力的說明可知：當v的方向與磁感應(yīng)強度B的方向平行時，運動電荷不受洛倫茲力的作用，帶電粒子仍然以速度v做勻速直線運動．因此一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)不能說此空間一定存在磁場，只能說明此空間可能有磁場，方向與電子速度方向平行，或者說明此空間可能有正交的磁場和電場，它們的方向均與電子速度方向垂直，導(dǎo)致電子所受合力為零．因此，本題的正確選項為B、D.【答案】BD1．電荷在電場中一定受電場力，而在磁場中不一定受洛倫茲力．2．洛倫茲力方向與速度方向一定垂直，而電場力的方向與速度方向無必然聯(lián)系．顯像管的工作原理eq\o([先填空])1．在洛倫茲力演示儀中可以觀察到，沒有磁場時，電子束是直進的，外加磁場以后，電子束的徑跡變成圓形．磁場的強弱和電子的速度都能影響圓的半徑．2．電視機顯像管中電子束的偏轉(zhuǎn)利用的就是運動電荷在磁場中受到洛倫茲力的原理來工作的．3．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．電子束經(jīng)過水平偏轉(zhuǎn)磁場和豎直偏轉(zhuǎn)磁場，且偏轉(zhuǎn)磁場的強弱都在不斷變化，因此電子束打在熒光屏上的光點不斷移動．eq\o([再判斷])1．電視機顯像管中電子束的偏轉(zhuǎn)是利用洛倫茲力．(√)2．電子束撞擊熒光屏?xí)r熒光屏?xí)l(fā)光．(√)3．電視機顯像管中若磁場加強，電子束偏轉(zhuǎn)幅度變?。?×)eq\o([后思考])1．磁場對運動電荷的作用是什么？【提示】運動電荷在磁場中會受力，叫做洛倫茲力．2．帶電粒子在磁場中運動，根據(jù)什么來判定其受力方向？【提示】用左手定則來判斷．1．電子束的磁偏轉(zhuǎn)電子束在磁場中運動時，若速度方向與磁場方向垂直，根據(jù)左手定則，運動電荷所受洛倫茲力方向始終與其速度方向垂直．因此洛倫茲力不能改變運動電荷速度的大小，只能改變速度的方向，使其發(fā)生偏轉(zhuǎn)．2．顯像管的工作原理(1)工作原理：顯像管工作時，陰極發(fā)射電子，加速后電子在偏轉(zhuǎn)電場、磁場作用下打到熒光屏上不同位置，熒光屏因大量電子撞擊發(fā)光而形成圖象．(2)掃描：電子束打在熒光屏上的光點，按一定規(guī)則不斷在水平方向、豎直方向移動叫掃描．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．4．(多選)如圖2-4-2所示，一陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時，發(fā)現(xiàn)射線的徑跡向下彎曲，則()【導(dǎo)學(xué)號：46852036】圖2-4-2A．導(dǎo)線中的電流從A到BB．導(dǎo)線中的電流從B到AC．若要使電子束的徑跡向上彎曲，可以改變AB中的電流方向來實現(xiàn)D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)【解析】電子在通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中運動，無論直導(dǎo)線中的電流方向如何，電子的運動速度都是和磁感應(yīng)強度的方向是垂直的．根據(jù)左手定則，由于是負電荷，四指應(yīng)指向左方，根據(jù)電子的偏轉(zhuǎn)方向可以確定磁感應(yīng)強度的方向為垂直紙面向里．根據(jù)安培定則，導(dǎo)線中的電流方向為B到A.如果導(dǎo)線中的電流方向相反，則其產(chǎn)生磁場方向也相反，會影響到電子的偏轉(zhuǎn)方向，所以本題的正確選項是B、C.【答案】BC5．如圖2-4-3為說明電視機顯像管偏轉(zhuǎn)線圈作用的示意圖．當線圈中通過圖示方向的電流時，一束沿中心軸線O自紙內(nèi)射向紙外的電子流，將()【導(dǎo)學(xué)號：46852037】圖2-4-3A．向左偏轉(zhuǎn) B．向右偏轉(zhuǎn)C．向上偏轉(zhuǎn) D．向下偏轉(zhuǎn)【解析】根據(jù)左右兩側(cè)通電螺線管的電流方向，可判斷出磁場的方向．在O點，磁感線的方向為豎直向上，再由左手定則判斷出電子受到向右的洛倫茲力，故電子流向右偏轉(zhuǎn)，B項正確．【答案】B6．如圖2-4-4所示，如果在電子射線管上方平行于管軸放置一根載流導(dǎo)線，電流方向如圖所示，電