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第一章电与磁第六节洛伦兹力初探第一章电与磁1.经历实验探究洛伦兹力方向的过程，知道洛伦兹力的方向与电荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直，会判断洛伦兹力的方向．2.知道电视显像管的基本构造以及它工作的基本原理．一、磁场对运动电荷的作用1．洛伦兹力(1)定义：磁场对的作用力．(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解释．运动电荷宏观表现2．洛伦兹力的方向(1)方向判断：伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向正电荷运动方向，这时拇指所指的方向就是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．(2)特点：洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都，洛伦兹力对运动电荷功．垂直不做电荷在电场中会受到电场力的作用，那么电荷放入磁场中是否一定会受到磁场力的作用？提示：当电荷在磁场中静止或沿着磁感线方向运动时，电荷不会受到磁场力的作用，只有当电荷运动且运动方向不与磁场平行时，才受洛伦兹力作用．二、磁偏转与显像管1．磁偏转：借助电子束运动方向的磁场使电子束改变或者发生偏转的方法称为磁偏转．垂直于方向2．电视机显像管(1)结构如图1－6－1所示：图1－6－1主要由电子枪、线圈、荧光屏和玻璃屏幕四部分组成．(2)工作原理：应用了电子束的原理，电子束产生高能电子束，通电线圈提供，电子束穿过磁场时，受_____________作用，径迹发生偏转，电子束打在荧光物质上，产生亮点．磁偏转磁场洛伦兹力一、洛伦兹力和电场力的比较这两种力是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和电场都有力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的．伦兹力电场力力的概念磁场对其中的运动电荷的作用电场对放入其中的电荷的作用产生条件磁场中的运动电荷，且运动方向与磁场方向不共线电荷将受到洛伦兹力作用电场中的电荷无论静止还是沿任意方向运动都要受到电场力洛伦兹力电场力方向①方向由电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，方向之间关系遵循左手定则②洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向及电荷运动方向①方向由电荷正负、电场方向决定②正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反洛伦兹力电场力大小f＝qvBsinθF＝qE做功情况一定不做功可能做正功，可能做负功，也可能不做功即时应用(即时突破，小试牛刀)1．(单选)关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是()A．带电粒子沿电场线方向射入，静电力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，静电力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变解析：选D.带电粒子沿电场线方向射入，若为正电荷，静电力对带电粒子做正功，粒子动能增大，若为负电荷，静电力对带电粒子做负功，粒子动能减小，A错误；带电粒子垂直电场线方向射入，粒子做类平抛运动，静电力一定做正功，粒子动能增加，B错误；由于洛伦兹力的方向始终与粒子的速度方向垂直，故洛伦兹力永远不做功，C错误，D正确．二、洛伦兹力与安培力的异同1．在导体静止不动时，安培力是洛伦兹力的合力，所以洛伦兹力的方向与安培力的方向是一致的，可由左手定则判定．判断洛伦兹力的方向时一定要注意f垂直于v与B所决定的平面．2．当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力的作用，仍以初速度做匀速直线运动．而磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力的作用．导体平行磁场方向放置时，定向运动的电荷不受洛伦兹力，所以导体也不受安培力．3．洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运动导体却可以做功．由于洛伦兹力f始终垂直于电荷的运动速度v的方向，不论电荷做什么性质的运动，也不论电荷是什么样的运动轨迹，f只改变v的方向，并不改变v的大小，所以洛伦兹力对运动电荷不做功．通电导体在磁场中运动时，电荷相对磁场的运动方向并不沿导体方向，所受洛伦兹力的方向也不垂直于导体，洛伦兹力垂直于导体方向的分力做正功，而沿导体方向的分力做负功，总功仍为0.导体中所有运动电荷受到的洛伦兹力，在垂直于导体方向的分力的合力就是安培力，所以安培力对运动导体可以做功．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．(双选)下列说法中正确的是()A．运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷速度方向垂直D．粒子在只受洛伦兹力作用时运动的动能不变解析：选BD.带电粒子所受洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与速度和磁场方向间的夹角有关，A错误；由f＝qvB知，q、v、B中有两项相反而其他不变时，f不变，B正确；洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，与磁场方向垂直，即垂直于v和B所决定的平面，但v和B不一定互相垂直，C错误；由于洛伦兹力始终与速度方向垂直，故洛伦兹力不做功，若粒子只受洛伦兹力作用，运动的动能不变，D正确．在判断电荷所受洛伦兹力或电场力方向时，首先认清判断的是正电荷还是负电荷的受力方向，其次看清场的方向，然后做出正确判断．洛伦兹力的方向判断(单选)如图1－6－2为阴极射线管的结构示意图，阴极射线发出的电子束在阴极和阳极间强电场的作用下沿直线运动，如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场，则电子束的偏转方向为()图1－6－2A．竖直向上偏转B．竖直向下偏转C．垂直纸面向里偏转D．垂直纸面向外偏转[解析]带电粒子所受洛伦兹力的方向可用左手定则判定．在用左手定则判定洛伦兹力方向时，四指应指向电子运动的反方向，磁场垂直穿过手心，则大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向．[答案]B洛伦兹力垂直于磁场方向和运动电荷方向所决定的平面．洛伦兹力对运动电荷永不做功(单选)如图1－6－3所示，一细线悬吊小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直平面内摆动，C点为小球运动的最低位置，则()图1－6－3A．小球从等高的A点、B点分别摆至C点时速度大小相等B．小球从等高的A点、B点分别摆至C点时则从A点摆至C点时速度大C．如果小球带正电，则小球从A点摆至C点的速度比从B点摆至C点时大D．如果小球带负电，则小球从A点摆至C点的速度比从B点摆至C点时大[解析]由于洛伦兹力对运动小球不做功，所以不论是正电荷还是负电荷，不论是从A点还是从B点摆至C点，机械能均守恒，所以B、C、D错，A对．[答案]A(1)洛伦兹力的方向与速度方向时刻垂直，故洛伦兹力对电荷不做功．(2)分析此类问题时，有的同学会认为洛伦兹力来回方向不一样，所以做功不同．忽视了洛伦兹力不做功．运动电荷在磁场中的运动(双选)一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则()A．此空间一定不存在磁场B．此空间可能有磁场，方向与电子速度平行C．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度垂直[思路点拨]解答本题要把握两点，一是电荷在场中的受力特点，二是从电子运动的状态判断受力，轨迹是直线说明电子受合外力为零或所受力与速度共线．[解析]依据对洛伦兹力的说明可知：当v的方向与磁感应强度B的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力的作用，带电粒子仍然以速度v做匀速直线运动．因此一个电子穿过某一空间而未发生偏转不能说此空间一定存在磁场，只能说此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行，或者说此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零．因此，本题的正确选项为B、D.[答案]BD(双选)如图1－6－4，三个带正电的小球从同一高度以相同初速度分别在匀强电场中、匀强磁场中、重力场中水平抛出，落地时速度大小相比()图1－6－4A．落地速度大小三者一样大B．②小球落地速度最大C．①小球落地速度最大D．②③小球落地速度大小一样大解析：选CD.②③两球只有重力做功，且做功相同，由动能定理分析可知两球落地速度大小相等，而①球除重力做正功外，还有电场力对其做了功，落地速度最大，选项C、D正确．