人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案3：1 2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE11.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．知道通電導(dǎo)線受到的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。2．會(huì)判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功。3．會(huì)推導(dǎo)洛倫茲力的公式F＝qvB，并掌握其適用條件。4．了解電視顯像管的工作原理?！夹轮獙W(xué)習(xí)〗知識(shí)點(diǎn)一洛倫茲力的方向〖新知導(dǎo)入〗如圖所示，陰極射線管發(fā)出的高速電子流，電子由陰極向陽極運(yùn)動(dòng)(向右運(yùn)動(dòng))過程中，不加磁場(chǎng)時(shí)電子的徑跡不變，為什么加了如圖所示的磁場(chǎng)后電子在運(yùn)動(dòng)過程中向下偏轉(zhuǎn)？〖知識(shí)梳理〗1．洛倫茲力的定義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力稱為洛倫茲力。2．洛倫茲力的方向(1)判斷方法：左手定則。(2)左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向eq\a\vs4\al(正)電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向，如圖所示。負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反?！夹≡嚺５丁?．判斷正誤。(1)洛倫茲力一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直。()(2)正電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向相反。()(3)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)。()(4)判斷電荷所受洛倫茲力的方向時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮電荷的電性。()2．〖多選〗一帶電粒子(重力不計(jì)，圖中已標(biāo)明粒子所帶電荷的正負(fù))進(jìn)入磁場(chǎng)中，下列關(guān)于磁場(chǎng)方向、速度方向及帶電粒子所受的洛倫茲力方向的標(biāo)示正確的是()知識(shí)點(diǎn)二洛倫茲力的大小〖新知導(dǎo)入〗處在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某一帶電粒子，如果按下面三種運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，如圖所示，其所受洛倫茲力的大小是否相同？〖知識(shí)梳理〗1．電荷量為q的粒子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，則F＝qvB。2．當(dāng)電荷沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)(即v與B的夾角θ＝0或v∥B)時(shí)，F(xiàn)＝eq\a\vs4\al(0)。3．當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)的方向夾角為θ時(shí)，F(xiàn)＝qvBsin_θ?！夹≡嚺５丁?．判斷正誤。(1)電荷運(yùn)動(dòng)的速度越大，它所受的洛倫茲力一定也越大。()(2)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中一定受洛倫茲力。()(3)運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向可以與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不垂直。()(4)同一電荷，以相同大小的速度進(jìn)入磁場(chǎng)，速度方向不同時(shí)，洛倫茲力的大小也可能相同。()2．〖多選〗在如圖所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q，則下列各圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小表達(dá)正確的是()A．圖(1)中洛倫茲力大小為qvBsin30° B．圖(2)中洛倫茲力大小為qvBsin30°C．圖(3)中洛倫茲力大小為0 D．圖(4)中洛倫茲力大小為qvB知識(shí)點(diǎn)三電子束的磁偏轉(zhuǎn)〖新知導(dǎo)入〗從圖中可以看出，沒有磁場(chǎng)時(shí)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。為使電子束偏轉(zhuǎn)，由安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。(1)要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？(2)要使電子束打在B點(diǎn)，磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？(3)要使電子束打在熒光屏上的位置由B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？〖知識(shí)梳理〗1．顯像管的構(gòu)造：電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈和熒光屏。2．顯像管的原理(1)電子槍發(fā)射電子。(2)電子束在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)。(3)熒光屏被電子束撞擊發(fā)光。3．掃描：在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)不斷移動(dòng)，這在顯示技術(shù)中叫作掃描?！夹≡嚺５丁?．判斷正誤。(1)電子槍的作用是發(fā)射高速電子。()(2)偏轉(zhuǎn)線圈的作用是產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。()(3)顯像管中偏轉(zhuǎn)線圈中的電流恒定不變時(shí)，電子打在熒光屏上的光點(diǎn)是不動(dòng)的。()(4)顯像管中的電子束受水平、豎直兩個(gè)方向的磁場(chǎng)作用。()2．電視顯像管發(fā)射電子，在加速電場(chǎng)中被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電子束在熒光屏上掃描。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍，叫作一場(chǎng)，電視機(jī)中每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，加上人眼的“視覺暫留效應(yīng)”，所以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光。不加磁場(chǎng)時(shí)電子束將通過O點(diǎn)而打在屏幕的中心M點(diǎn)。為了使屏幕上出現(xiàn)一條以M為中心的亮線PQ，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律應(yīng)是下列選項(xiàng)中的()〖要點(diǎn)突破〗一、洛倫茲力的方向〖問題探究〗地磁場(chǎng)是地球的衛(wèi)士，它能有效地防止宇宙射線射向地球。假設(shè)有一束帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來，那么它是如何起到保護(hù)地球的作用呢？〖要點(diǎn)歸納〗1．決定洛倫茲力方向的因素電荷的電性(正、負(fù))、速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是決定洛倫茲力方向的三個(gè)因素。2．F、B、v三者方向間的關(guān)系電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向間沒有因果關(guān)系，兩者關(guān)系是不確定的。電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向確定洛倫茲力方向，F(xiàn)⊥B，F(xiàn)⊥v，即F垂直于B和v所決定的平面。3．洛倫茲力不做功由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)的方向垂直，故洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，它只改變電荷速度的方向，不改變電荷速度的大小?！祭}1〗在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則電子將()A．向上偏轉(zhuǎn) B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙里偏轉(zhuǎn) D．向紙外偏轉(zhuǎn)規(guī)律方法在應(yīng)用左手定則時(shí)，首先要判斷運(yùn)動(dòng)的帶電粒子所帶的電性，若帶正電，四指所指的方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向一致；若帶負(fù)電，四指所指的方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向相反。二、洛倫茲力的大小〖問題探究〗如圖所示，直導(dǎo)線長(zhǎng)l，電流為I，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，截面積為S，每個(gè)電荷的電荷量均為q，定向運(yùn)動(dòng)速度為v，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。(1)這段通電導(dǎo)線所受的安培力是多大？(2)此段導(dǎo)線的自由電荷個(gè)數(shù)是多少？(3)每個(gè)自由電荷受到的洛倫茲力又是多大？〖要點(diǎn)歸納〗1．對(duì)公式F＝qvB的理解(1)適用條件：運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，相對(duì)磁場(chǎng)靜止的電荷不受洛倫茲力作用。(2)常見情況①當(dāng)v⊥B時(shí)，F(xiàn)洛＝qvB，即運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，洛倫茲力最大。②當(dāng)v∥B時(shí)，F(xiàn)洛＝0，即運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，不受洛倫茲力。③若v與B夾角為θ(θ≠90°)時(shí)，F(xiàn)洛＝qvBsinθ。2．洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別聯(lián)系(1)洛倫茲力是指單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷所受到的磁場(chǎng)力，而安培力是指電流(即大量定向移動(dòng)的電荷)所受到的磁場(chǎng)力；(2)洛倫茲力永不做功，而安培力可以做功(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀表現(xiàn)；(2)大小關(guān)系：F安＝NF洛；(3)方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進(jìn)行判斷〖例題2〗如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是()A．滑塊受到的摩擦力不變 B．滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與B的大小無關(guān)C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下 D．B很大時(shí)，滑塊可能靜止于斜面上規(guī)律方法與洛倫茲力相關(guān)的帶電體問題的分析思路正確進(jìn)行受力分析，當(dāng)帶電體的速率v變化時(shí)，洛倫茲力的大小F隨之改變，因此帶電體在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況是動(dòng)態(tài)變化的。洛倫茲力F的變化影響帶電體所受的合力，合力變化又引起加速度變化，加速度變化又影響速度變化。(1)確定帶電體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，注意運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的結(jié)合。(2)靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。①當(dāng)帶電體在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，粒子受力必然平衡，由平衡條件列方程求解。②對(duì)于臨界問題，注意挖掘隱含條件。三、洛倫茲力與科技裝置原理圖規(guī)律速度選擇器若qv0B＝Eq，即v0＝eq\f(E,B)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)磁流體發(fā)電機(jī)等離子體射入，因受洛倫茲力，徑跡產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)電荷，兩極電壓為U時(shí)穩(wěn)定，qeq\f(U,d)＝qv0B，U＝v0Bd電磁流量計(jì)eq\f(U,D)q＝qvB，所以v＝eq\f(U,DB)，所以Q＝vS＝eq\f(πDU,4B)〖例題3〗〖多選〗如圖所示為一“速度選擇器”的示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子,可在a、b間加上電壓,并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng),使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運(yùn)動(dòng),由O′射出,不計(jì)重力作用?？赡苓_(dá)到上述目的的辦法是()A．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外D．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外規(guī)律方法速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)具有相同的特點(diǎn)，即在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電荷所受的洛倫茲力與電場(chǎng)力均等大反向?！茧S堂演練〗1．下列有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述，正確的是()A．通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B．安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)C．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受到的洛倫茲力做正功D．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行2．初速度為v0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則()A．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變C．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變3．帶電荷量為＋q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B．如果把＋q改為－q，且速度反向、大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D．粒子在只受洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、速度均不變4．如圖所示，兩個(gè)平行金屬板M、N間為一個(gè)正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，電場(chǎng)方向由M板指向N板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，OO′為距離兩極板相等且平行兩極板的直線。一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子，以速度v0從O點(diǎn)射入，沿OO′方向勻速通過此場(chǎng)區(qū)，不計(jì)帶電粒子的重力，則以下說法正確的是()A．電荷量為－q的粒子以v0從O點(diǎn)沿OO′方向射入時(shí)，不能勻速通過場(chǎng)區(qū)B．電荷量為2q的粒子以v0從O點(diǎn)沿OO′方向射入時(shí)，不能勻速通過場(chǎng)區(qū)C．保持電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，方向均與原來相反，則粒子仍能勻速通過場(chǎng)區(qū)D．粒子以速度v0從右側(cè)的O′點(diǎn)沿O′O方向射入，粒子仍能勻速通過場(chǎng)區(qū)5．如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電絕緣物塊位于高度略大于物塊高度的水平寬敞絕緣隧道中，隧道足夠長(zhǎng)，物塊上、下表面與隧道上、下表面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，整個(gè)空間存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)給物塊水平向右的初速度v0，空氣阻力忽略不計(jì)，物塊電荷量不變，則物塊()A．一定做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．一定做減速運(yùn)動(dòng)C．可能先減速后勻速運(yùn)動(dòng) D．可能加速運(yùn)動(dòng)

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖新知學(xué)習(xí)〗知識(shí)點(diǎn)一洛倫茲力的方向〖新知導(dǎo)入〗不加磁場(chǎng)時(shí)電子不受磁場(chǎng)的力的作用，加上磁場(chǎng)后電子受到磁場(chǎng)的力的作用向下偏轉(zhuǎn)。該力的方向由磁場(chǎng)方向和電子運(yùn)動(dòng)的方向共同決定?！夹≡嚺５丁?．√×√√2．〖答案〗AB〖解析〗帶負(fù)電的粒子向右運(yùn)動(dòng)，掌心向紙外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項(xiàng)A正確；帶正電的粒子向下運(yùn)動(dòng)，掌心向紙里，四指所指的方向向下，大拇指的方向向左，選項(xiàng)B正確；帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁感線平行，此時(shí)不受洛倫茲力的作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；帶負(fù)電的粒子向右運(yùn)動(dòng)，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)二洛倫茲力的大小〖新知導(dǎo)入〗同一粒子按上述三種不同的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，所受的洛倫茲力大小不同?！夹≡嚺５丁?．××√√2．〖答案〗BCD〖解析〗圖(1)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，A錯(cuò)誤。圖(2)中v與B的夾角為30°，所以洛倫茲力大小為qvBsin30°，B正確。圖(3)中v∥B，所以洛倫茲力大小為零，C正確。圖(4)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，D正確。知識(shí)點(diǎn)三電子束的磁偏轉(zhuǎn)〖新知導(dǎo)入〗(1)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。(2)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。(3)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度先垂直紙面向里逐漸減小至零，再垂直紙面向外逐漸增大。〖小試牛刀〗1．√×√√2．〖答案〗B〖解析〗由題意知，要想得到以M為中點(diǎn)的亮線PQ，則電子束既要向上偏轉(zhuǎn)，又要向下偏轉(zhuǎn)，所以磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化時(shí)，應(yīng)有方向改變，故C、D錯(cuò)誤；A項(xiàng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定，則電子束受到的洛倫茲力大小相同，偏轉(zhuǎn)量也相同，向同一方向偏轉(zhuǎn)的電子都打到同一點(diǎn)，不能得到連續(xù)的亮線，故A錯(cuò)誤；利用排除法，可知B正確?！家c(diǎn)突破〗一、洛倫茲力的方向〖問題探究〗由于地磁場(chǎng)的作用，使帶正電的宇宙射線粒子相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)向東偏轉(zhuǎn)?！祭}1〗〖答案〗B〖解析〗根據(jù)安培定則，直導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，而電子運(yùn)動(dòng)方向由左向右，由左手定則知，電子受到向下的洛倫茲力，電子將向下偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)B正確。二、洛倫茲力的大小〖問題探究〗(1)安培力F安＝BIl；(2)自由電荷個(gè)數(shù)N＝nSl；(3)每個(gè)自由電荷受到的洛倫茲力F洛＝eq\f(F安,N)?！祭}2〗〖答案〗C〖解析〗根據(jù)左手定則可知，滑塊受到的洛倫茲力垂直斜面向下，C正確。隨著滑塊速度的變化，洛倫茲力大小發(fā)生變化，滑塊對(duì)斜面的壓力大小發(fā)生變化，故滑塊受到的摩擦力大小發(fā)生變化，A錯(cuò)誤。B越大，滑塊受到的洛倫茲力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，根據(jù)動(dòng)能定理，滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能就越小，B錯(cuò)誤。由于開始時(shí)滑塊靜止，不受洛倫茲力,此時(shí)滑塊開始下滑,故B再大,滑塊也不可能靜止在斜面上，D錯(cuò)誤?！祭}3〗〖答案〗AD〖解析〗要使電子沿直線OO′運(yùn)動(dòng)，則電子在豎直方向所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，若a板電勢(shì)高于b板，則電子所受電場(chǎng)力方向豎直向上，其所受洛倫茲力方向必向下，由左手定則可判定磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，故A選項(xiàng)正確。同理可判斷D選項(xiàng)正確。〖隨堂演練〗1．〖答案〗B〖解析〗當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，通電直導(dǎo)線不受安培力，故A錯(cuò)誤；導(dǎo)線中定向移動(dòng)的電荷受到的洛倫茲力在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線受到的安培力，所以說安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，B正確；洛倫茲力的方向與帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，因此洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，C錯(cuò)誤；通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向垂直，D錯(cuò)誤。2．〖答案〗A〖解析〗由安培定則可知直線電流右側(cè)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，根據(jù)左手定則可知電子所受洛倫茲力方向向右，由于洛倫茲力不做功，電子速率不變，選項(xiàng)A正確。3．〖答案〗B〖解析〗洛倫茲力的大小不但與粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度的方向有關(guān)。例如，當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)垂直時(shí)，F(xiàn)＝qvB；當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)平行時(shí)，F(xiàn)＝0。又由于洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子的速度方向垂直，速度方向不同時(shí)，洛倫茲力的方向也不同。所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)椋玵改為－q且速度反向時(shí)所形成的電流方向與原＋q運(yùn)動(dòng)形成的電流方向相同，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由F＝qvB知大小不變，所以B選項(xiàng)正確。因?yàn)榱Ｗ舆M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向可以與磁場(chǎng)方向成任意夾角，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)槁鍌惼澚偱c速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，粒子動(dòng)能不變，但洛倫茲力可改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使粒子速度的方向不斷改變，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。4．〖答案〗C〖解析〗由題意知帶正電的粒子能從左向右勻速通過場(chǎng)區(qū)，則豎直向上的洛倫茲力與豎直向下的電場(chǎng)力平衡，有qE＝Bqv0，解得v0＝eq\f(E,B)，可知平衡條件與電荷量的多少無關(guān)，因此電荷量為－q和2q的粒子以v0入射，都能從左向右勻速通過場(chǎng)區(qū)，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)電場(chǎng)方向與磁場(chǎng)方向都與原來相反時(shí)，粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向仍相反，所以粒子以v0從O點(diǎn)沿OO′方向射入時(shí)仍能勻速通過場(chǎng)區(qū)，C正確；若粒子以速率v0從右側(cè)的O′點(diǎn)沿O′O方向射入，粒子受到豎直向下的電場(chǎng)力與豎直向下的洛倫茲力，二力不能平衡，因此粒子不能勻速通過場(chǎng)區(qū)，D錯(cuò)誤。5．〖答案〗C〖解析〗根據(jù)左手定則可知物塊受到的洛倫茲力方向向上，如果洛倫茲力等于重力，則物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果洛倫茲力小于重力，物塊與隧道下表面間存在摩擦力，物塊做減速運(yùn)動(dòng)；如果洛倫茲力大于重力，物塊與隧道上表面間存在摩擦力，物塊也做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)減速到洛倫茲力等于重力時(shí)物塊做勻速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C正確。1.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．知道通電導(dǎo)線受到的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。2．會(huì)判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功。3．會(huì)推導(dǎo)洛倫茲力的公式F＝qvB，并掌握其適用條件。4．了解電視顯像管的工作原理?！夹轮獙W(xué)習(xí)〗知識(shí)點(diǎn)一洛倫茲力的方向〖新知導(dǎo)入〗如圖所示，陰極射線管發(fā)出的高速電子流，電子由陰極向陽極運(yùn)動(dòng)(向右運(yùn)動(dòng))過程中，不加磁場(chǎng)時(shí)電子的徑跡不變，為什么加了如圖所示的磁場(chǎng)后電子在運(yùn)動(dòng)過程中向下偏轉(zhuǎn)？〖知識(shí)梳理〗1．洛倫茲力的定義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力稱為洛倫茲力。2．洛倫茲力的方向(1)判斷方法：左手定則。(2)左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向eq\a\vs4\al(正)電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向，如圖所示。負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反?！夹≡嚺５丁?．判斷正誤。(1)洛倫茲力一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直。()(2)正電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場(chǎng)方向相反。()(3)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)。()(4)判斷電荷所受洛倫茲力的方向時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮電荷的電性。()2．〖多選〗一帶電粒子(重力不計(jì)，圖中已標(biāo)明粒子所帶電荷的正負(fù))進(jìn)入磁場(chǎng)中，下列關(guān)于磁場(chǎng)方向、速度方向及帶電粒子所受的洛倫茲力方向的標(biāo)示正確的是()知識(shí)點(diǎn)二洛倫茲力的大小〖新知導(dǎo)入〗處在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某一帶電粒子，如果按下面三種運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，如圖所示，其所受洛倫茲力的大小是否相同？〖知識(shí)梳理〗1．電荷量為q的粒子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，則F＝qvB。2．當(dāng)電荷沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)(即v與B的夾角θ＝0或v∥B)時(shí)，F(xiàn)＝eq\a\vs4\al(0)。3．當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)的方向夾角為θ時(shí)，F(xiàn)＝qvBsin_θ?！夹≡嚺５丁?．判斷正誤。(1)電荷運(yùn)動(dòng)的速度越大，它所受的洛倫茲力一定也越大。()(2)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中一定受洛倫茲力。()(3)運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向可以與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不垂直。()(4)同一電荷，以相同大小的速度進(jìn)入磁場(chǎng)，速度方向不同時(shí)，洛倫茲力的大小也可能相同。()2．〖多選〗在如圖所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q，則下列各圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小表達(dá)正確的是()A．圖(1)中洛倫茲力大小為qvBsin30° B．圖(2)中洛倫茲力大小為qvBsin30°C．圖(3)中洛倫茲力大小為0 D．圖(4)中洛倫茲力大小為qvB知識(shí)點(diǎn)三電子束的磁偏轉(zhuǎn)〖新知導(dǎo)入〗從圖中可以看出，沒有磁場(chǎng)時(shí)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。為使電子束偏轉(zhuǎn)，由安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。(1)要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？(2)要使電子束打在B點(diǎn)，磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？(3)要使電子束打在熒光屏上的位置由B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？〖知識(shí)梳理〗1．顯像管的構(gòu)造：電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈和熒光屏。2．顯像管的原理(1)電子槍發(fā)射電子。(2)電子束在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)。(3)熒光屏被電子束撞擊發(fā)光。3．掃描：在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)不斷移動(dòng)，這在顯示技術(shù)中叫作掃描?！夹≡嚺５丁?．判斷正誤。(1)電子槍的作用是發(fā)射高速電子。()(2)偏轉(zhuǎn)線圈的作用是產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。()(3)顯像管中偏轉(zhuǎn)線圈中的電流恒定不變時(shí)，電子打在熒光屏上的光點(diǎn)是不動(dòng)的。()(4)顯像管中的電子束受水平、豎直兩個(gè)方向的磁場(chǎng)作用。()2．電視顯像管發(fā)射電子，在加速電場(chǎng)中被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電子束在熒光屏上掃描。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍，叫作一場(chǎng)，電視機(jī)中每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，加上人眼的“視覺暫留效應(yīng)”，所以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光。不加磁場(chǎng)時(shí)電子束將通過O點(diǎn)而打在屏幕的中心M點(diǎn)。為了使屏幕上出現(xiàn)一條以M為中心的亮線PQ，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律應(yīng)是下列選項(xiàng)中的()〖要點(diǎn)突破〗一、洛倫茲力的方向〖問題探究〗地磁場(chǎng)是地球的衛(wèi)士，它能有效地防止宇宙射線射向地球。假設(shè)有一束帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來，那么它是如何起到保護(hù)地球的作用呢？〖要點(diǎn)歸納〗1．決定洛倫茲力方向的因素電荷的電性(正、負(fù))、速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是決定洛倫茲力方向的三個(gè)因素。2．F、B、v三者方向間的關(guān)系電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向間沒有因果關(guān)系，兩者關(guān)系是不確定的。電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向確定洛倫茲力方向，F(xiàn)⊥B，F(xiàn)⊥v，即F垂直于B和v所決定的平面。3．洛倫茲力不做功由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)的方向垂直，故洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，它只改變電荷速度的方向，不改變電荷速度的大小?！祭}1〗在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則電子將()A．向上偏轉(zhuǎn) B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙里偏轉(zhuǎn) D．向紙外偏轉(zhuǎn)規(guī)律方法在應(yīng)用左手定則時(shí)，首先要判斷運(yùn)動(dòng)的帶電粒子所帶的電性，若帶正電，四指所指的方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向一致；若帶負(fù)電，四指所指的方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向相反。二、洛倫茲力的大小〖問題探究〗如圖所示，直導(dǎo)線長(zhǎng)l，電流為I，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，截面積為S，每個(gè)電荷的電荷量均為q，定向運(yùn)動(dòng)速度為v，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。(1)這段通電導(dǎo)線所受的安培力是多大？(2)此段導(dǎo)線的自由電荷個(gè)數(shù)是多少？(3)每個(gè)自由電荷受到的洛倫茲力又是多大？〖要點(diǎn)歸納〗1．對(duì)公式F＝qvB的理解(1)適用條件：運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，相對(duì)磁場(chǎng)靜止的電荷不受洛倫茲力作用。(2)常見情況①當(dāng)v⊥B時(shí)，F(xiàn)洛＝qvB，即運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，洛倫茲力最大。②當(dāng)v∥B時(shí)，F(xiàn)洛＝0，即運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，不受洛倫茲力。③若v與B夾角為θ(θ≠90°)時(shí)，F(xiàn)洛＝qvBsinθ。2．洛倫茲力與安培力的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別聯(lián)系(1)洛倫茲力是指單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷所受到的磁場(chǎng)力，而安培力是指電流(即大量定向移動(dòng)的電荷)所受到的磁場(chǎng)力；(2)洛倫茲力永不做功，而安培力可以做功(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀表現(xiàn)；(2)大小關(guān)系：F安＝NF洛；(3)方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進(jìn)行判斷〖例題2〗如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是()A．滑塊受到的摩擦力不變 B．滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與B的大小無關(guān)C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下 D．B很大時(shí)，滑塊可能靜止于斜面上規(guī)律方法與洛倫茲力相關(guān)的帶電體問題的分析思路正確進(jìn)行受力分析，當(dāng)帶電體的速率v變化時(shí)，洛倫茲力的大小F隨之改變，因此帶電體在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況是動(dòng)態(tài)變化的。洛倫茲力F的變化影響帶電體所受的合力，合力變化又引起加速度變化，加速度變化又影響速度變化。(1)確定帶電體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，注意運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的結(jié)合。(2)靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。①當(dāng)帶電體在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，粒子受力必然平衡，由平衡條件列方程求解。②對(duì)于臨界問題，注意挖掘隱含條件。三、洛倫茲力與科技裝置原理圖規(guī)律速度選擇器若qv0B＝Eq，即v0＝eq\f(E,B)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)磁流體發(fā)電機(jī)等離子體射入，因受洛倫茲力，徑跡產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)電荷，兩極電壓為U時(shí)穩(wěn)定，qeq\f(U,d)＝qv0B，U＝v0Bd電磁流量計(jì)eq\f(U,D)q＝qvB，所以v＝eq\f(U,DB)，所以Q＝vS＝eq\f(πDU,4B)〖例題3〗〖多選〗如圖所示為一“速度選擇器”的示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子,可在a、b間加上電壓,并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng),使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運(yùn)動(dòng),由O′射出,不計(jì)重力作用?？赡苓_(dá)到上述目的的辦法是()A．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外D．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外規(guī)律方法速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)具有相同的特點(diǎn)，即在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電荷所受的洛倫茲力與電場(chǎng)力均等大反向。〖隨堂演練〗1．下列有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述，正確的是()A．通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B．安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)C．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受到的洛倫茲力做正功D．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行2．初速度為v0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則()A．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變C．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變3．帶電荷量為＋q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B．如果把＋q改為－q，且速度反向、大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D．粒子在只受洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、速度均不變4．如圖所示，兩個(gè)平行金屬板M、N間為一個(gè)正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，電場(chǎng)方向由M板指向N板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，OO′為距離兩極板相等且平行兩極板的直線。一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子，以速度v0從O點(diǎn)射入，沿OO′方向勻速通過此場(chǎng)區(qū)，不計(jì)帶電粒子的重力，則以下說法正確的是()A．電荷量為－q的粒子以v0從O點(diǎn)沿OO′方向射入時(shí)，不能勻速通過場(chǎng)區(qū)B．電荷量為2q的粒子以v0從O點(diǎn)沿OO′方向射入時(shí)，不能勻速通過場(chǎng)區(qū)C．保持電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，方向均與原來相反，則粒子仍能勻速通過場(chǎng)區(qū)D．粒子以速度v0從右側(cè)的O′點(diǎn)沿O′O方向射入，粒子仍能勻速通過場(chǎng)區(qū)5．如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電絕緣物塊位于高度略大于物塊高度的水平寬敞絕緣隧道中，隧道足夠長(zhǎng)，物塊上、下表面與隧道上、下表面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，整個(gè)空間存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)給物塊水平向右的初速度v0，空氣阻力忽略不計(jì)，物塊電荷量不變，則物塊()A．一定做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．一定做減速運(yùn)動(dòng)C．可能先減速后勻速運(yùn)動(dòng) D．可能加速運(yùn)動(dòng)

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖新知學(xué)習(xí)〗知識(shí)點(diǎn)一洛倫茲力的方向〖新知導(dǎo)入〗不加磁場(chǎng)時(shí)電子不受磁場(chǎng)的力的作用，加上磁場(chǎng)后電子受到磁場(chǎng)的力的作用向下偏轉(zhuǎn)。該力的方向由磁場(chǎng)方向和電子運(yùn)動(dòng)的方向共同決定?！夹≡嚺５丁?．√×√√2．〖答案〗AB〖解析〗帶負(fù)電的粒子向右運(yùn)動(dòng)，掌心向紙外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項(xiàng)A正確；帶正電的粒子向下運(yùn)動(dòng)，掌心向紙里，四指所指的方向向下，大拇指的方向向左，選項(xiàng)B正確；帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁感線平行，此時(shí)不受洛倫茲力的作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；帶負(fù)電的粒子向右運(yùn)動(dòng)，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)二洛倫茲力的大小〖新知導(dǎo)入〗同一粒子按上述三種不同的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，所受的洛倫茲力大小不同。〖小試牛刀〗1．××√√2．〖答案〗BCD〖解析〗圖(1)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，A錯(cuò)誤。圖(2)中v與B的夾角為30°，所以洛倫茲力大小為qvBsin30°，B正確。圖(3)中v∥B，所以洛倫茲力大小為零，C正確。圖(4)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，D正確。知識(shí)點(diǎn)三電子束的磁偏轉(zhuǎn)〖新知導(dǎo)入〗(1)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。(2)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。(3)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度先垂直紙面向里逐漸減小至零，再垂直紙面向外逐漸增大。〖小試牛刀〗1．√×√√2．〖答案〗B〖解析〗由題意知，要想得到以M為中點(diǎn)的亮線PQ，則電子束既要向上偏轉(zhuǎn)，又要向下偏轉(zhuǎn)，所以磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化時(shí)，應(yīng)有方向改變，故C、D錯(cuò)誤；A項(xiàng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定，則電子束受到的洛倫茲力大小相同，偏轉(zhuǎn)量也相同，向同一方向偏轉(zhuǎn)的電子都打到同一點(diǎn)，不能得到連續(xù)的亮線，故A錯(cuò)誤；利用排除法，可知B正確。〖要點(diǎn)突破〗一、洛倫茲力的方向〖問題探究〗由于地磁場(chǎng)的作用，使帶正電的宇宙射線粒子相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)向東偏轉(zhuǎn)?！祭}1〗〖答案〗B〖解析〗根據(jù)安培定則，直導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，而電子運(yùn)動(dòng)方向由左向右，由左手定則知，電子受到向下的洛倫茲力，電子將向下偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)B正確。二、洛倫茲力的大小〖問題探究〗(1)安培力F安＝BIl；(2)自由電荷個(gè)數(shù)N＝nS