【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第3章5　运动电荷在磁场中受到的力含解析

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5　运动电荷在磁场中受到的力
[学习目标]　1.[科学探究]通过实验探究，感受磁场对运动电荷有力的作用。
2.[物理观念]知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。(重点)3.
[科学思维]了解洛伦兹力公式的推导过程，会用公式分析求解洛伦兹力。4.[科学
态度与责任]了解电视显像管的基本构造和工作原理。(难点)
一、洛伦兹力的方向和大小
1．洛伦兹力
(1)定义：运动电荷在磁场中受到的力。
(2)洛伦兹力与安培力的关系：通电导体在磁场中所受的安培力是导体中运动
电荷所受洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质。
2．洛伦兹力的方向
(1)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；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所
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，负电荷受力的方向与
正电荷受力的方向相反。
(2)洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即 F垂直于 B
和
v
所决定的平面。
3．洛伦兹力的大小
(1)当v与B成θ角时：F＝q v B _sin_θ。
(2)当v⊥B时：F＝q v B 。
(3)当v∥B时：F＝0。
二、电视显像管的工作原理
1．构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。
2．原理
(1)电子枪发射电子。
(2)电子束在磁场中偏转。
(3)荧光屏被电子束撞击发光。
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
在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。
4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)运动的电荷在磁场中受的力叫洛伦兹力，正电荷所受的洛伦兹力的方向与
磁场方向相同，负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。 (×)
(2)同一电荷，以相同大小的速度进入磁场，速度方向不同时，洛伦兹力的大
小也可能相同。 (√)
(3)若电荷的速度方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。 (√)
(4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同时考虑电荷的电性。 (√)
(5)显像管中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．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方置一根通有如图所示电流
的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将会(　　)
A．向上偏转　　　　 B．向下偏转
C．向纸内偏转 D．向纸外偏转
B　[由题意可知，直线电流的方向由左向右，根据安培定
则，可判定直导线下方的磁场方向为垂直于纸面向里，而阴极射线电子运动
方向由左向右，由左手定则知(电子带负电，四指要指向其运动方向的反方向)，
阴极射线将向下偏转，故B选项正确。]
3．(多选)如图所示的四种情况中，对各粒子所受洛伦兹力方向的描述正确的
是(　　)
　　　
BD　[由左手定则可判断 A图中洛伦兹力的方向垂直于 v向左上方，B图中
洛伦兹力的方向垂直于纸面向里，C图中洛伦兹力的方向垂直于纸面向里，D图
中洛伦兹力的方向垂直于纸面向里，故B、D正确，A、C错误。]
洛伦兹力的方向
1.决定洛伦兹力方向的三个因素：电荷的正负、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，如果只让一个反向，则
洛伦兹力必定反向； 如果让两个同时反向，则洛伦兹力方向不变。
2．洛伦兹力的特点：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，故洛伦兹力永不做功，它只改变电荷
的运动方向，不改变电荷的速度大小。
3．用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，应注意将四指
指向负电荷运动的反方向。
(1)洛伦兹力永不做功，虽然安培力是洛伦兹力的宏观表现，但安培力可以做
功。
(2)利用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指指向也可以理解为总是指向等效
电流的方向。
【例 1】　试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其
中垂直于纸面指向纸里的是(　　)
A　　　B　　　C　　　　D
思路点拨：(1)明确磁场方向，带电粒子速度方向，带电粒子电性情况。
(2)利用左手定则判断带电粒子所受的洛伦兹力的方向。
D　[根据左手定则可以判断，选项 A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下；
选项 B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上；选项 C中的正电荷所受的洛伦兹力
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