【精准解析】高中物理粤教版选修1-1教师用书：第1章第6节　洛伦兹力初探含解析

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第六节　洛伦兹力初探

[学习目标]　1.了解什么是洛伦兹力．2.知道洛伦兹力的应用．(重点)3.会判

断洛伦兹力的方向．(重点、难点)

一、磁场对运动电荷的作用

1．洛伦兹力的定义：磁场对运动电荷的作用力．

2．洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的运动

方向垂直．电视机的显像管正是利用洛伦兹力来工作的．

二、磁偏转与显像管

1．磁偏转：借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或者发生

偏转的方法称为磁偏转．

2．显像管的结构：主要由电子枪、线圈、荧光屏和玻璃屏幕四部分组成．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)洛伦兹力的方向与磁场方向平行． (×)

(2)洛伦兹力将使粒子的速度变大． (×)

(3)静止的带电粒子在磁场中也要受到洛伦兹力的作用． (×)

(4)在显像管中，电子受洛伦磁力的作用，径迹发生偏转． (√)

(5)回旋加速器的加速电压越大，带电粒子获得的最大动能越大．

(×)

(6)电子撞击荧光屏时荧光屏会发光． (√)

[提示]　(1)洛伦兹力的方向与磁场方向垂直．

(2)洛伦兹力不改变速度的大小．

(3)静止的带电粒子在磁场中不受洛伦兹力的作用．

(5)回旋加速器使带电粒子获得的最大动能与加速电压无关．

2．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是(　　)

A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零

B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定互相

垂直

C．电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛伦兹力对电

子做功的结果

D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力

D　[运动电荷处于磁感应强度为零处，所受洛伦兹力为零，但当运动电荷的

速度方向和磁场方向一致时(同向或反向)也不受洛伦兹力的作用；运动电荷受到

的洛伦兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛伦兹力既垂直于

磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；

因为洛伦兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛伦兹力永远不做功；运动电荷

受洛伦兹力的作用，这里的运动应是与磁场的相对运动．]

3．如图为阴极射线管的结构示意图，阴极射线发出的电子束在阴极和阳极

间强电场的作用下沿直线运动，如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀

强磁场，则电子束的偏转方向为(　　)

A．向上偏转　　 B．向下偏转

C．向纸内偏转 D．向纸外偏转

B　[带电粒子所受洛伦兹力的方向可用左手定则判定．在用左手定则判定洛

伦兹力方向时，四指应指向电子运动的反方向，磁场垂直穿过手心，则大拇指所

指的方向即为洛伦兹力的方向．]

洛伦兹力的方向

1．洛伦兹力方向与安培力方向的确定是一样的，都是由左手定则判定．判

断洛伦兹力的方向时一定要注意 F垂直于 v与B所决定的平面．

2．当运动电荷的速度 v的方向与磁感应强度的方向平行时，运动电荷不受

洛伦兹力作用，仍以初速度 v做匀速直线运动．而磁场中静止的电荷也不受洛伦

兹力的作用．导体平行磁场方向放置时，定向移动的电荷不受洛伦兹力，所以导

体也不受安培力．

3．洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运动导体却可以做功．由于

洛伦兹力 F始终垂直于电荷速度 v的方向，不论电荷做什么性质的运动，也不论

电荷是什么样的运动轨迹，F只改变 v的方向，并不改变 v的大小，所以洛伦兹

力对运动电荷不做功．

【例 1】　如图所示的磁感应强度 B、电荷的运动速度 v和磁场对电荷的作

用力 F的相互关系图中，画得正确的是(其中 B、F、v两两垂直)(　　)

A　　　　　　B　　　　　C　　　　　D

C　[由于 B、F、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中电荷所受

的洛伦兹力都与图示 F的方向相反，故A、B、D错误，C正确．]

确定洛伦兹力的方向需明确运动电荷的电性，特别注意负电荷的运动方向与

左手四指的指向应相反．

［跟进训练］

1．带正电荷 q的粒子(不计重力)进入匀强磁场中，能在磁场中受力发生垂直

纸面向里偏转的是(　　)

D　[选项 A、B中电荷运动方向与磁场方向平行不受洛伦兹力．由左手定则

知，C项中电荷受洛伦兹力垂直纸面向外，D项电荷受洛伦兹力垂直纸面向里．]

带电粒子在磁场中偏转及其应用

1．电视机显像管原理

显像管由电子枪(应用热电子发射和电场加速的原理，发出高速电子束)、线

圈(利用电流的磁效应产生磁场)、荧光屏(荧光物质在高速电子的轰击下发光)和玻

璃屏幕(保护作用)四部分组成(如图所示)．

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