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学习目标：1.知道安培力是洛伦兹力的宏观表现。2.会用左手定则判断洛伦兹力的方向。3.经历由安培力公式推导洛伦兹力公式的过程，会计算洛伦兹力的大小。4.知道电视显像管的基本构造和基本工作原理。5.知道速度选择器及磁流体发电机的原理。自学指导一：认真看课本P95-96的内容，思考下列问题。6分钟后比谁能准确回答下列问题。1.什么叫洛伦兹力？它和安培力什么关系？2.如何判断洛伦兹力的方向？3.洛伦兹力的公式F=qvB是如何推出来的？当v和B不垂直时，如何求洛伦兹力的大小？安培力是洛伦兹力的宏观表现。这段导线的电流I=_____(微观表达式）假设这段导线与磁场方向垂直，则这段导线所受安培力F安=_____导线内总的自由电荷数目N=______BILnqvsLSn安培力是洛伦兹力的宏观表现。[例1]在图3－5－12所示的各图中，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。F洛I、F洛B，但B与V不一定垂直。F洛v、F洛B，但B与V不一定垂直。思考：洛伦兹力会改变带电粒子的速度吗?洛伦兹力做功吗？洛伦兹力永不做功，但安培力可以做功。自学指导二：认真自学课本P97的内容，并思考P97的第二个“思考与讨论”中的问题。课后第5题洛伦兹力与现代科技1．速度选择器(1)原理：如图所示，带电粒子所受重力可忽略不计，粒子在两板间同时受到电场力和洛伦兹力，只有当二力平衡时，粒子才不发生偏转，沿直线从两板间穿过．(2)速度选择：由qE＝qvB得v＝EB，只有满足v＝EB的粒子从速度选择器中被选择出来．(3)特点：速度选择器只选择速度(大小、方向)而不选择粒子的质量和电荷量，若粒子从另一方向入射则不能穿出速度选择器．4.如图3－5－11所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子()图3－5－11A.一定带正电B.一定带负电C.可能带正电或负电，也可能不带电D.一定不带电C2．磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能．(2)根据左手定则，如图中的B板是发电机正极．(3)磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v，磁场磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U＝Bdv.课本P98第4题右图表示出了磁流体发电机的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说呈电中性)喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，则高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集，使两板间产生电势差．若平行金属板间距为d，匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速为v，气体从一侧面垂直磁场射入板间，不计气体电阻，外电路电阻为R，则两板间最大电压和可能达到的最大电流为多少？解析：如图所示，运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用发生偏转，正、负离子分别到达B、A极板(B为电源正极，故电流方向从B经R到A)，使A、B板间产生匀强电场，在电场力的作用下偏转逐渐减弱，当等离子体不发生偏转即匀速穿过时，有qvB＝qE，所以此时两极板间电势差U＝Ed＝Bdv，据闭合电路欧姆定律可得电流大小I＝BdvR.答案：BdvBdvR洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力(1)定义：__________在磁场中所受的力．(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的__________，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平面内．让_________从掌心进入，并使四指指向_________________，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受__________的方向．运动电荷宏观表现磁感线正电荷运动方向洛伦兹力小结(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都_______，洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向，不改变速度大小，对电荷不做功．3．洛伦兹力的大小(1)当_______时，F＝qvB.(2)当_______时，F＝0.(3)当v与B成θ角时，F＝_____________.垂直v⊥Bv∥BqvBsinθ【思一思·判一判】(1)带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用．()(2)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零．()(3)用左手定则判断洛伦兹力方向时，“四指的指向”与电荷定向移动方向相同．()(4)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直．()(5)洛伦兹力不做功，但安培力却可以做功．(答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√第二课时[例2]质量为m，带电荷量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图3－5－14所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：图3－5－14(1)电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷。(2)磁感应强度的大小。[解析](1)微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受重力mg，电场力qE，洛伦兹力qvB，由此可知，微粒带正电，受力如图所示，qE＝mg，则电场强度E＝mgq。(2)由于合力为零，则qvB＝2mg，所以B＝2mgqv。[答案](1)mgq正电(2)2mgqv[例3]在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ、足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上，有一质量为m、带电荷量为＋q的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正图3－5－16压力恰好为零，如图3－5－16所示。若迅速把电场方向反转为竖直向下，小球能在斜面上连续滑行多远？所用时间是多少？[解析]电场反转前：mg＝qE。①电场反转后，小球先沿斜面向下做匀加速直线运动，到对斜面压力减为零时开始离开斜面，此时有：qvB＝(mg＋qE)cosθ②小球在斜面上滑行距离为s＝12vt＝12at2③a＝2gsinθ④联立①②③④得s＝m2gcos2θq2B2sinθ，所用时间为t＝mqBtanθ。[答案]m2gcos2θq2B2sinθmqBtanθ若例3中空间只有垂直纸面向外的磁场，没有竖直向上的电场，则小球由静止开始运动，在斜面上获得的最大速度是多少？所用时间是多少？解析：由于洛伦兹力始终垂直于速度方向，故小球离开斜面前一直沿斜面做匀加速直线运动，当斜面弹力减为零时，小球将离开斜面，此时速度最大。即：qvB＝mgcosθ则v＝mgcosθqB又mgsinθ＝mav＝at则t＝mqBtanθ答案：mgcosθqBmqBtanθ(1)电荷只要处在电场中就一定受到电场力的作用。即电场力与电荷的运动状态无关。(2)运动的电荷受洛伦兹力作用，F＝qvB。当洛伦兹力是变力时，力产生的效果比较复杂。解决此类问题要从受力分析入手，查找临界状态，从而得出正确结论。3.如图3－5－6所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以图示的直流电时，形成的磁场如图所示，一束沿着管颈轴线射向纸内的电子将()A.向上偏转图3－5－6B.向下偏转C.向左偏转D.向右偏转D