1.2 磁场对运动电荷的作用力(学案)

磁场对运动电荷的作用力
【学习目标】
1．知道什么是洛伦兹力。利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2．知道洛伦兹力大小的推理过程。
3．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
4．了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断。理解洛伦兹力对电荷不做功。
5．了解电视显像管的工作原理。
【学习重点】
1．利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
2．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
【学习难点】
洛伦兹力方向的判断。
【学习过程】
一、洛伦兹力的方向
［演示实验］观察磁场阴极射线在磁场中的偏转
［实验现象］在没有外磁场时，电子束_________________，蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹______________。
［结论］_______________________________________。
洛伦兹力方向的判断——左手定则：
伸开__________，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向_______________的方向，那么拇指所受的方向就是________________________的方向。
二、洛伦兹力的大小
1．推导过程：
设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。
2．洛伦兹力的计算公式
（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（v⊥B），F=___________
（2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时（v∥B），F=____________
［例题］求下图中各电荷所受洛伦兹力的大小和方向。
三、电子束的磁偏转
1．显像管的工作原理
（1）原理：___________________________________________。
（2）构造：___________________________________________。
2．速度选择器
计算出选择的速度：
3．磁流体发电机
【巩固练习】
1．电荷q在匀强磁场中运动，下列说法正确的是（ ）
A．只要速度的大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B．如果速度不变，把电荷q改为-q，洛伦兹力的方向将反向，但大小不变
C．洛伦兹力的方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D．粒子在洛伦兹力作用下运动时，动能和动量均不变
2．如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，则（ ）
A．板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点
B．板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点
C．板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点
D．板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点
3．带电粒子（不计重力）可能所处的状态是（ ）
A．在磁场中处于静止状态 B．在磁场中做匀速圆周运动
C．在匀强磁场中做抛体运动 D．则在匀强电场中做匀速直线运动
4．如图所示，通电竖直长直导线的电流方向向上，初速为v0的电子平行于直导线竖直向上射出，不考虑电子的重力，则电子开始将（ ）
A．向右偏转，速率不变 B．向左偏转，速率改变
C．向左偏转，速率不变 D．向右偏转，速率改变
5．如图所示，质量为m的带正电的小球能沿着竖直墙竖直滑下，磁感应强度为B的匀强磁场，方向水平并与小球运动方向垂直，若小球带正电量q，球与墙面的动摩擦因数为μ，则小球下落的最大速度为多大？
6．如图所示，某一带电粒子垂直射入一个垂直纸面向外的匀强磁场，并经过P点，试判断带电粒子的电性。
7．电子的速率v=3×106m/s，垂直射入B=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？
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