第02讲 磁场对运动电荷的作用力（解析版）-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第二册）

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第02 讲 磁场对运动电荷的作用力
课程标准 课标解读
1.通过实验，认识洛伦兹力。
2.能判断洛伦兹力的方向，会计
算洛伦兹力的大小。
1.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构造及工作的基本原理。
知识点 01 洛伦兹力的方向和大小
1．洛伦兹力
(1)洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中受到的力．
(2)洛伦兹力与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现．
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，让磁感线从掌心垂直
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．
3．洛伦兹力的大小
(1)当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ.
(2)当v⊥B时，F＝qvB.
(3)当v∥B时，F＝0.
【即学即练 1】如图所示，光滑的水平桌面处在竖直向下的匀强磁场中，水平桌面上平放着内壁光滑、底
部有带电小球的试管。试管在垂直于试管的水平拉力 F作用下向右匀速运动，一段时间后带电小球从管口
飞出。下列说法正确的是（　　）
A．小球一定带正电 B．洛伦兹力对小球做正功
C．小球运动的轨迹有可能是一条直线 D．拉力 F应保持恒定不变
【答案】A
【解析】A．小球随管向右匀速运动，一段时间后带电小球从管口飞出，说明小球刚开始受到的洛伦兹力
指向管口，据左手定则可知，小球带正电，A正确；B．由于小球受到的洛伦兹力始终与小球运动的方向
垂直，所以洛伦兹力对小球不做功，B错误；C．小球垂直于试管方向的分速度大小不变，故受到沿试管
方向的洛伦兹力分力大小不变，小球沿试管方向做匀加速直线运动，故小球的实际运动可以分解为垂直于
试管方向的匀速直线运动和沿试管方向的匀加速直线运动，小球做类平抛运动，轨迹不可能是一条直
线，C错误；
D．对小球受力分析，结合运动的合成和分解可知，拉力 F与小球受到的洛伦兹力在垂直于试管方向的分
力相等，由于小球沿着试管方向的分速度增加，即小球受到的洛伦兹力在垂直于试管方向的分力增加，故
拉力 F应增大，D错误。故选 A。
【即学即练 2】如图所示，三根相互平行的固定长直导线 、 和 垂直纸面如图放置，与坐标原点分别
位于边长为 的正方形的四个点上， 与 中的电流均为 ，方向均垂直于纸面向外， 中的电流为 ，
方向垂直纸面向里（已知电流为 的长直导线产生的磁场中，距导线 处的磁感应强度 ，其中 为
常数）。某时刻有一质子（电量为 ）正好沿与 轴正方向成 45°斜向上经过原点 ，速度大小为 ，则质
子此时所受磁场力为（　　）
A．方向垂直纸面向里，大小为 B．方向垂直纸面向外，大小为
C．方向垂直纸面向里，大小为 D．方向垂直纸面向外，大小为
【答案】B
【解析】根据安培定则，作出三根导线分别在 点的磁场方向，如图
由题意知， 在 点产生的磁感应强度大小为
在 点产生的磁感应强度大小为
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