第15天 洛伦兹力-【寒假自学课】2023年高二物理寒假精品课（人教版2019）（解析版）

3.0 cande 2025-05-09 15 4 536.82KB 10 页 3知币
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第15 天 洛伦兹力 （预习篇）
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．
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)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＝q v B sin θ .
(2)当v⊥B时，F＝q v B .
(3)当v∥B时，F＝0.
二、电子束的磁偏转
1．显像管的构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成．
2．显像管的原理
(1)电子枪发射高速电子 ．
(2)电子束在磁场中偏转 ．
(3)荧光屏被电子束撞击时发光．
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．
一、洛伦兹力的方向
例题 1. 试判断下列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(　　)
答案　D
解析　根据左手定则可以判断，选项 A中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向下；选项 B中
的带电粒子所受的洛伦兹力方向向上；选项 C中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直纸面
指向纸外；选项 D中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里，D正确．
解题归纳：
1．洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于
运 动 电 荷 速 度 方 向 和 磁 场 方 向 确 定 的 平 面 ． 即 F、B、v三 个 量 的 方 向 关 系 是 ：
F⊥B，F⊥v，但 B与v不一定垂直，如图甲、乙所示．
2．在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向
电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向．
二、洛伦兹力的大小
例题 2. 如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为 B，带电粒子的速率均为 v，带电
荷量均为 q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．
答案　(1)qvB　垂直于 v指向左上方
(2)qvB　垂直纸面向里
(3)qvB　垂直纸面向里
(4)qvB　垂直于 v指向左上方
解析　(1)因v⊥B，所以 F＝qvB，方向垂直于 v指向左上方．
(2)v与B的夹角为 30°，将 v分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，v⊥＝vsin 30°，F
＝qvBsin 30°＝qvB，方向垂直纸面向里．
(3)因v⊥B，所以 F＝qvB，由左手定则判断出洛伦兹力的方向垂直纸面向里．
(4)因v⊥B，所以 F＝qvB，方向垂直于 v指向左上方．
解题归纳：
1．洛伦兹力与安培力的关系
(1)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安
培力的微观本质．
(2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功．
2．洛伦兹力的大小：F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角．
(1)当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大．
(2)当v∥B时，θ＝0°，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力．
1. 在下列四个选项中，正确标明了带正电粒子所受洛伦兹力 F方向的是(　　)
答案　D
解析　根据左手定则可知，A项中洛伦兹力方向应该垂直纸面向里，故 A错误；B项中洛
伦兹力方向应该是垂直纸面向外，故 B错误；C项中洛伦兹力方向应该竖直向下，故 C错
误；D项中洛伦兹力方向应该竖直向上，故 D正确．
2. 两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为
1∶4，电荷量之比为 1∶2，则刚进入磁场时两带电粒子所受洛伦兹力之比为(　　)
A．2∶1 B．1∶1 C．1∶2 D．1∶4
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