搜索
四、磁场对运动电荷的作用情景导入学习目标预览在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉．它轻盈地飘荡，同时忽暗忽明，发出红的、蓝的、绿的、紫的光芒．这种壮丽动人的景象就叫作极光．在自然界中还没有哪种现象能与之媲美．你了解极光是怎样产生的吗？1.知道什么是洛伦兹力，知道影响洛伦兹力方向的因素．2.会用左手定则解答有关带电粒子在磁场中运动方向的问题．3.了解电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用.01课前自主梳理02课堂合作探究03课后巩固提升[课时作业]一、洛伦兹力1．定义：磁场对的作用力叫洛伦兹力．2．洛伦兹力与安培力的关系通电导线受到的安培力，是导线中定向运动的电荷受到的洛伦兹力的．运动电荷宏观表现3．洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向遵循定则．即伸开，使拇指与其余四指，并且都与手掌在同一个内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向运动的方向，这时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；负电荷的受力方向与正电荷的受力方向．左手左手垂直平面正电荷拇指相反[思考]若在磁场中运动的电荷为一负电荷，那么如何判断它所受的洛伦兹力的方向呢？提示：用左手定则判断，四指指向负电荷运动的反方向．二、电子束的磁偏转1．概念：由于的作用，电子束能在磁场中发生偏转，叫作磁偏转．2．装置及现象：洛伦兹力演示仪是由一个球形电子射线管和一组组成的．在演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是的；外加磁场后，电子束的径迹变成．影响其半径的因素有的强弱和电子的．3．应用：电视显像管应用了电子束偏转的原理．洛伦兹力线圈直线圆形磁场速度磁[试做]如图所示，电视机显像管中的电子束向上偏转，则管颈处的偏转线圈所提供的磁场是什么方向？解析：电子束在磁场中偏转，根据左手定则可判断出偏转线圈提供的磁场方向为垂直于纸面向外．答案：垂直于纸面向外要点一对洛伦兹力的理解1．洛伦兹力是矢量，既有大小又有方向洛伦兹力的大小与电荷在磁场中的运动方向有关．同一电荷，按不同方向在同一磁场中运动，如图所示．三种情况中，运动方向与磁场垂直时洛伦兹力最大，取为Fmax；当运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力最小，F＝0；其他情况下0＜F＜Fmax.洛伦兹力的方向可用左手定则判定．2．洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷的运动方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力F洛垂直于B和v决定的平面．(2)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．[例1](多选)如图所示是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个图中正确的是(B、v、F两两垂直)()[解析]本题考查正确运用左手定则判断B、v、F三者之间的方向关系．由左手定则可知选项A、B、C方向关系正确，D错误．[答案]ABC用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指一定指向电流方向，即带电粒子若带负电，则四指指向负电荷运动的反方向．1.如图所示，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，P和Q是两个带电粒子在磁场中的运动径迹，图中箭头表示粒子的运动方向．那么，径迹为P的粒子的电性为__________，径迹为Q的粒子的电性为________．(选填“正”或“负”)解析：由左手定则可判定：径迹为P的粒子带正电，径迹为Q的粒子带负电．答案：正负要点二电子束的磁偏转及其应用1．电子束的磁偏转电子束在磁场中运动时，若速度方向与磁场方向垂直，根据左手定则，电子束所受洛伦兹力方向始终与其速度方向垂直．因此洛伦兹力不能改变电子束速度的大小，只能改变运动的方向，使其发生偏转．电子束将做匀速圆周运动．2．显像管的工作原理(1)显像管原理示意图如图所示(2)工作原理：显像管工作时，阴极发射电子，加速后电子在偏转电场、磁场作用下打到荧光屏上不同位置，荧光屏因大量电子撞击发光而形成图像．(3)扫描：电子束打在荧光屏上的光点，按一定规则不断在水平方向、竖直方向移动叫扫描．电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫作一场．电视机中每秒要进行50场扫描．[例2]如图所示，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点．为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场．(1)如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？(2)如果要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？[解析](1)由左手定则判定知，要使电子打在A点，偏转磁场应该垂直纸面向外.(2)要使电子打在B点，偏转磁场应该垂直纸面向里．[答案]见解析2.如图所示，在阴极射线管的正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将()A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转解析：先根据安培定则判断电流产生的磁场方向，再根据左手定则判断受力情况，D正确．答案：D[随堂训练]1．关于带电粒子所受洛伦兹力f、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是()A．f、B、v三者必定均相互垂直B．f必定垂直于B、v，但B不一定垂直vC．B必定垂直于f、v，但f不一定垂直于vD．v必定垂直于f、B，但f不一定垂直于B解析：根据左手定则可知f永远垂直于B和v决定的平面．答案：B2．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断不正确的是()解析：由左手定则可以判定，A、B、D项正确，只有C项不正确，当电荷运动的方向与磁场平行时不受洛伦兹力．答案：C3.如图所示，a、b是位于真空中的平行金属板，a板带正电，b板带负电，板间场强为E.两板间的空间中加匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，一束电子以大小为v0的速度沿图中虚线方向射入，虚线平行于a、b板，要想电子沿虚线运动，则v0、E、B之间的关系应满足()A．v0＝EBB．v0＝BEC．v0＝EBeD．v0＝BeE解析：要想使电子沿虚线运动，要求电子受到的电场力等于安培力，即Ee＝Bev0，v0＝EB.答案：A4．(多选)关于安培力和洛伦兹力，下面的说法中正确的是()A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力C．安培力和洛伦兹力，两者是等价的D．安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功解析：安培力是洛伦兹力的宏观表现，其本质都是磁场对运动电荷的作用，所以A、C项错，B项对．洛伦兹力总垂直于电荷的运动方向，所以不做功，而安培力却可以与电荷运动方向不垂直，所以可以做功，D对．答案：BD5.有一个电子射线管(阴极射线管)，放在一通电直导线的上方，发现射线的径迹如图所示，则此导线该如何放置，且电流的方向如何()A．直导线如图所示位置放置，电流从A流向BB．直导线垂直于纸面放置，电流流向纸内C．直导线如图所示位置放置，电流从B流向AD．直导线垂直于纸面放置，电流流向纸外解析：电子束向下偏转，说明直导线在电子射线管处产生的磁场方向向里，因此导线应如图所示放置且电流从B流向A，选项C对．答案：C6.如图为说明电视机显像管偏转线圈作用的示意图．当线圈中通过图示方向的电流时，一束沿中心轴线O自纸内射向纸外的电子流，将()A．向左偏转B．向右偏转C．向上偏转D．向下偏转解析：根据左右两侧通电螺线管的电流方向，可判断出磁场的方向．在O点，磁感线的方向为竖直向上，再由左手定则判断出电子受到向右的洛伦兹力，故电子流向右偏转，B项正确．答案：B