第1章 第6節(jié) 洛倫茲力初探

1、.第六節(jié)洛倫茲力初探學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.理解什么是洛倫茲力2知道洛倫茲力的應(yīng)用重點(diǎn)3會(huì)判斷洛倫茲力的方向重點(diǎn)、難點(diǎn)自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知知識(shí)梳理一、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用1洛倫茲力的定義：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力2洛倫茲力的方向：洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向垂直，與運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直電視機(jī)的顯像管正是利用洛倫茲力來工作的二、磁偏轉(zhuǎn)與顯像管1磁偏轉(zhuǎn)：借助垂直于電子束運(yùn)動(dòng)方向的磁場(chǎng)使電子束改變方向或者發(fā)生偏轉(zhuǎn)的方法稱為磁偏轉(zhuǎn)2顯像管的構(gòu)造：主要由電子槍、線圈、熒光屏和玻璃屏幕四部分組成根底自測(cè)1考慮判斷1洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向平行×2洛倫茲力將使粒子的速度變大&#

2、215;3靜止的帶電粒子在磁場(chǎng)中也要受到洛倫茲力的作用×4在顯像管中，電子受洛倫磁力的作用，徑跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)5盤旋加速器的加速電壓越大，帶電粒子獲得的最大動(dòng)能越大×6電子撞擊熒光屏?xí)r熒光屏?xí)l(fā)光提示1洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向垂直2洛侖茲力不改變速度的大小3靜止的帶電粒子在磁場(chǎng)中不受洛侖茲力的作用5盤旋加速器使帶電粒子獲得的最大動(dòng)能與加速電壓無關(guān)2關(guān)于運(yùn)動(dòng)電荷和磁場(chǎng)的說法中，正確的選項(xiàng)是A運(yùn)動(dòng)電荷在某點(diǎn)不受洛倫茲力作用，這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度必為零B電荷的運(yùn)動(dòng)方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電荷所受洛倫茲力的方向一定互相垂直C電子射線由于受到垂直于它的磁場(chǎng)作用而偏轉(zhuǎn)，這是因?yàn)槁鍌惼澚?duì)電子做功的

3、結(jié)果D電荷與磁場(chǎng)沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，電荷就一定不受磁場(chǎng)的作用力D運(yùn)動(dòng)電荷處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為零處，所受洛倫茲力為零，但當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向和磁場(chǎng)方向一致時(shí)同向或反向也不受洛倫茲力的作用；運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛倫茲力垂直于磁場(chǎng)方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向所決定的平面，即洛倫茲力既垂直磁場(chǎng)方向，也垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向，但磁場(chǎng)方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向不一定垂直；因?yàn)槁鍌惼澚σ欢ù怪庇陔姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向，所以洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功；運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用，這里的運(yùn)動(dòng)應(yīng)是與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)3如圖1­6­1為陰極射線管的構(gòu)造示意圖，陰極射線發(fā)出的電子束在陰極和陽極間強(qiáng)電場(chǎng)的作用下沿直線運(yùn)動(dòng)，假如在射線管所在區(qū)域內(nèi)加上垂直紙面

4、向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，那么電子束的偏轉(zhuǎn)方向?yàn)?【導(dǎo)學(xué)號(hào)：71082030】圖1­6­1A向上偏轉(zhuǎn)B向下偏轉(zhuǎn)C向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)D向紙外偏轉(zhuǎn)B帶電粒子所受洛倫茲力的方向可用左手定那么斷定在用左手定那么斷定洛倫茲力方向時(shí)，四指應(yīng)指向電子運(yùn)動(dòng)的反方向，磁場(chǎng)垂直穿過手心，那么大拇指所指的方向即為洛倫茲力的方向合 作 探 究·攻 重 難洛倫茲力的方向1洛倫茲力方向與安培力方向確實(shí)定是一樣的，都是由左手定那么斷定判斷洛倫茲力的方向時(shí)一定要注意F垂直于v與B所決定的平面2當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向平行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力作用，仍以初速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)而磁場(chǎng)中靜止的電荷也

5、不受洛倫茲力的作用導(dǎo)體平行磁場(chǎng)方向放置時(shí)，定向運(yùn)動(dòng)的電荷不受洛倫茲力，所以導(dǎo)體也不受安培力3洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永不做功，而安培力對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體卻可以做功由于洛倫茲力F始終垂直于電荷速度v的方向，不管電荷做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，也不管電荷是什么樣的運(yùn)動(dòng)軌跡，F(xiàn)只改變v的方向，并不改變v的大小，所以洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功如下圖的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電荷的運(yùn)動(dòng)速度v和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力F的互相關(guān)系圖中，畫得正確的選項(xiàng)是其中B、F、v兩兩垂直ABCDC由于B、F、v兩兩垂直，根據(jù)左手定那么得：A、B、D選項(xiàng)中電荷所受的洛倫茲力都與圖示F的方向相反，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確確定洛倫茲力的方向需明確運(yùn)動(dòng)電荷的電性，特別

6、注意負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與左手四指的指向應(yīng)相反.針對(duì)訓(xùn)練1帶正電荷q的粒子不計(jì)重力進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，能在磁場(chǎng)中受力發(fā)生垂直紙面向里偏轉(zhuǎn)的是D選項(xiàng)A、B中電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行不受洛倫茲力由左手定那么知，C項(xiàng)中電荷受洛倫茲力垂直紙面向外，D項(xiàng)電荷受洛倫茲力垂直紙面向里帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)及其應(yīng)用1電視機(jī)顯像管原理顯像管由電子槍應(yīng)用熱電子發(fā)射和電場(chǎng)加速的原理，發(fā)出高速電子束、線圈利用電流的磁效應(yīng)產(chǎn)生磁場(chǎng)、熒光屏熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下發(fā)光和玻璃屏幕保護(hù)作用四部分組成如圖1­6­2圖1­6­2電子槍產(chǎn)生的高能電子束，穿過磁偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，受洛倫茲力的作用

7、，運(yùn)動(dòng)徑跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打在熒光物質(zhì)上，產(chǎn)生亮點(diǎn)通過受視頻信號(hào)控制的偏轉(zhuǎn)線圈中的電流的變化改變磁場(chǎng)，屏上的亮點(diǎn)的位置隨之改變彩色顯像管中三支電子槍同時(shí)工作或一支電子槍同時(shí)發(fā)出三束電子2盤旋加速器美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年創(chuàng)造其構(gòu)造如圖1­6­3所示，核心部件為兩個(gè)D形盒加勻強(qiáng)磁場(chǎng)和其間的夾縫加交變電場(chǎng)圖1­6­31磁場(chǎng)的作用：帶電粒子以某一速度從D形盒中心附近垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，帶電粒子每次進(jìn)入D形盒都運(yùn)動(dòng)一樣的時(shí)間半個(gè)周期后沿平行電場(chǎng)方向進(jìn)入夾縫的電場(chǎng)帶電粒子被加速后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增大，但周期

8、卻不變?nèi)鐖D1­6­4圖1­6­42電場(chǎng)的作用：盤旋加速器的兩個(gè)D形盒之間的夾縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩個(gè)D形盒正對(duì)截面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時(shí)被加速3交變電壓的作用：為保證帶電粒子每次經(jīng)過夾縫時(shí)都被加速，使之能量不斷進(jìn)步，需在夾縫兩側(cè)加上跟帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)周期一樣的交變電壓顯像管是電視機(jī)中的一個(gè)重要元件，如圖1­6­5為電視機(jī)顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖，圓心墨點(diǎn)表示電子槍射出的電子，它的方向由紙內(nèi)指向紙外，當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈通以圖示方向的電流時(shí)，電子束應(yīng) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：71082031】圖1­6­5A向左偏轉(zhuǎn)

9、B向上偏轉(zhuǎn) C不偏轉(zhuǎn) D向下偏轉(zhuǎn)思路點(diǎn)撥：由安培定那么判斷O點(diǎn)處磁場(chǎng)方向由左手定那么判斷電子受洛倫茲力的方向B由安培定那么判斷電子所在處的磁場(chǎng)方向程度向左，再由左手定那么判斷運(yùn)動(dòng)的電子受洛倫茲力方向向上選項(xiàng)B正確(1)洛倫茲力方向垂直磁場(chǎng)方向，也垂直于速度方向.(2)顯像管工作原理是磁場(chǎng)使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn).針對(duì)訓(xùn)練2盤旋加速器中A電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來加速帶電粒子B只有電場(chǎng)用來加速帶電粒子C電場(chǎng)和磁場(chǎng)用來防止外界粒子進(jìn)入盤旋加速器D一帶電粒子不斷被加速的過程中，交變電源的電壓也要不斷增大B盤旋加速器中電場(chǎng)是用來加速帶電粒子的，且交變電源的電壓不需要改變；而磁場(chǎng)是用來讓粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的，以便粒子周

10、期性地進(jìn)入電場(chǎng)被加速當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基1關(guān)于電荷在磁場(chǎng)中的受力，以下說法中正確的選項(xiàng)是靜止電荷一定不受洛倫茲力作用，運(yùn)動(dòng)電荷也不一定受洛倫茲力作用洛倫茲力的方向不可能與磁場(chǎng)方向平行洛倫茲力的方向與帶電粒子運(yùn)動(dòng)的速度方向有可能平行粒子運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)不垂直時(shí)，一定不受洛倫茲力作用ABCDA靜止電荷不受洛倫茲力，而運(yùn)動(dòng)電荷只有當(dāng)其運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不平行時(shí)才受洛倫茲力，并且洛倫茲力方向一定與速度方向垂直，故A正確2對(duì)陰極射線管的認(rèn)識(shí)，以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A陰極射線管是用來觀察電子束運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置B陰極射線管內(nèi)部抽成真空C借助陰極射線管我們可以看到每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡D陰極射線管工作時(shí)，它的陰極和陽極之間存在強(qiáng)電場(chǎng)C運(yùn)動(dòng)的電子是用肉眼看不到的，在陰極射線管中我們是借助大量電子轟擊熒光物質(zhì)發(fā)光來觀察電子束