人教版高中物理选择性必修第二册第1章安培力与洛伦兹力第2节磁场对运动电荷的作用力课件（28页PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选择性必修第二册第1章安培力与洛伦兹力第2节磁场对运动电荷的作用力课件（28页PPT） |
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| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-02-04 00:00:00 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
第一章 安培力与洛伦兹力
第2节 磁场对运动电荷的作用力
1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小。
3.了解电视显像管的基本构造及工作的基本原理。
4.学会分析带电体在洛伦兹力作用下的运动。
学习任务一 洛伦兹力的方向
教材新知梳理
1. 洛伦兹力： 在 中受到的力。
运动电荷
磁场
垂直
掌心
四指
正电
荷
拇指
注意：对于负电荷，四指指向电荷运动的反方向。
关键核心突破
图甲是阴极射线管的结构示意图，射线管未放入磁场中时电子运动的方向及 轨迹怎样？图乙是射线管放入磁场时的情景，电子的径迹怎样？为什么会这 样？如果仅将图乙中磁体的磁极对调，电子的径迹怎样？
电子由阴极向阳极运动，轨迹是直线。
电子的径迹向下弯曲，因为受到磁场的力的作用。
仅将磁体的磁极对调，电子的径迹向上弯曲。
CD
解析：A图中，粒子带负电，根据左手定则，洛伦兹力方向竖直向上，故A错 误；B图中，粒子带负电，根据左手定则，洛伦兹力方向垂直纸面向里，故B 错误；C图中，根据左手定则，粒子带正电，故C正确；D图中，粒子带负 电，根据左手定则，洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D正确。
学习任务二 洛伦兹力的大小
教材新知梳理
1. 当v⊥B，F＝ ，即运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大。
2. 当v∥B，F＝ ，即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力。
3. 当v与B成θ角时，F＝ 。
qvB
0
qvBsin θ
关键核心突破
如图所示，一段通电导线置于磁感应强度为B的匀强磁场中，导线的横截面 积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q且定 向运动的速率都是v。取长度为vt的一段导线，
（1）该段导线中的粒子数是多少？导线中的电流为多大？
（2）该段导线在磁场中所受安培力多大？
（2）该段导线所受安培力F安＝IlB＝nqv2StB。
（3）该段导线中每个自由电荷所受洛伦兹力多大？
（3）该段导线所受的安培力F安，可看成作用在该段导线中每个自由电荷上 的洛伦兹力F洛的合力，即F安＝NF洛，则每个自由电荷所受洛伦兹力的大小 为F洛＝qvB。
AD
A. 图（1）中，F＝qvB，方向与v垂直斜向上
B. 图（2）中，F＝qvB，方向与v垂直斜向下
C. 图（3）中，F＝qvB，方向垂直于纸面向外
学习任务三 电子束的磁偏转
教材新知梳理
1. 显像管构造：主要由 、 和 三部 分组成。
2. 原理：显像管电视机应用了电子束 的原理。
电子枪
偏转线圈
荧光屏
磁偏转
3. 扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都 在 ，使得电子束打在荧光屏上的光点不断移动。电子束从最上 一行到最下一行扫描一遍叫作一场，电视机中的显像管每秒要进行 场 扫描。
不断变化
50
关键核心突破
如图为显像管的原理示意图，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）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？
（1）偏转磁场方向垂直于纸面向外。
（2）要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
（2）偏转磁场方向垂直于纸面向里。
（3）要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该 怎样变化？
（3）偏转磁场的磁感应强度先垂直于纸面向里逐渐减小至零，再垂直于纸 面向外逐渐增大。
A
解析：电子偏转到A点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外， 对应的B－t图线在t轴下方；电子偏转到B点时，根据左手定则可知，磁场方 向垂直于纸面向里，对应的B－t图线在t轴上方，故选A。
学习任务四 带电体在洛伦兹力作用下的运动
教材新知梳理
带电体在洛伦兹力作用下运动问题的解题步骤
1. 确定研究对象，即带电体。
2. 确定带电体的电荷量的正、负以及速度方向。
3. 由左手定则判断带电体所受洛伦兹力的方向，并作出受力分析图。
4. 由平行四边形定则、矢量三角形或正交分解等方法，根据物体的平衡条件 或牛顿第二定律列方程求解。
5. 对于定性分析的问题还可以采用极限法进行推理，从而得到结论。
关键核心突破
如图所示，一带电小球在正交的匀强电场和匀强磁场中做直线运动。
（1）小球做变速运动还是匀速运动？
（1）匀速运动。
（2）小球受几个力作用？它们之间存在什么关系？
（2）小球受重力、电场力和洛伦兹力三个力的作用，三力的合力为零。
【典例4】一个质量m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4 C的电荷，放置在倾 角α＝30°的光滑斜面上（斜面绝缘），斜面置于B＝0.5 T的匀强磁场中， 磁场方向垂直于纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面下滑，设斜 面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面，g取10 m/s2。问：
（1）小滑块带何种电荷？
（1）负电荷
解析：（1）小滑块沿斜面下滑过程中，受到重力mg、斜面支持力FN和洛伦 兹力F。若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F方向应垂直斜面向上，根据左手定 则可知，小滑块应带负电荷。
（2）小滑块离开斜面时的瞬时速度是多大？
解析： （2）小滑块沿斜面下滑，垂直于斜面方向有
qvB＋FN－mgcos α＝0。
当FN＝0时，小滑块开始脱离斜面，
此时qvB＝mgcos α，
（3）该斜面的长度至少多长？
（3）1.2 m
A. 带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力的作用
B. 由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也会做功
C. 洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，但磁场方向不一定与电荷运动方向垂直
D. 若运动电荷在空间某点不受洛伦兹力，则该点的磁感应强度一定为零
C
1
2
3
4
解析：带电粒子平行于磁场方向运动时，不受洛伦兹力作用，A错误；洛伦 兹力的方向始终与电荷运动的方向垂直，所以洛伦兹力不做功，B错误；洛 伦兹力与速度方向垂直，速度方向与磁场方向不一定垂直，C正确；由洛伦 兹力公式F＝qvBsin θ知，θ＝0°时，F＝0，但该点的磁感应强度B可以不为 0，D错误。
1
2
3
4
B
1
2
3
4
解析：A图中，粒子带负电，根据左手定则，粒子所受洛伦兹力方向竖直向 下，A错误；B图中，粒子带正电，根据左手定则，粒子所受洛伦兹力方向竖 直向下，B正确；C图中，粒子速度方向与磁场方向平行，粒子所受洛伦兹力 为0，C错误；D图中，粒子速度方向与磁场方向平行，粒子所受洛伦兹力
为0，D错误。
1
2
3
4
C
1
2
3
4
A. 向左偏转
B. 向右偏转
C. 向上偏转
D. 向下偏转
解析：由题图知该线圈可等效为两个通电螺线管，由安培定则可判断，线圈 下端为N极，因此O点磁场方向向上，然后由左手定则可判断电子流向右偏 转，故B正确。
B
1
2
3
4
第一章 安培力与洛伦兹力
第2节 磁场对运动电荷的作用力
1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小。
3.了解电视显像管的基本构造及工作的基本原理。
4.学会分析带电体在洛伦兹力作用下的运动。
学习任务一 洛伦兹力的方向
教材新知梳理
1. 洛伦兹力： 在 中受到的力。
运动电荷
磁场
垂直
掌心
四指
正电
荷
拇指
注意：对于负电荷，四指指向电荷运动的反方向。
关键核心突破
图甲是阴极射线管的结构示意图，射线管未放入磁场中时电子运动的方向及 轨迹怎样？图乙是射线管放入磁场时的情景，电子的径迹怎样？为什么会这 样？如果仅将图乙中磁体的磁极对调，电子的径迹怎样？
电子由阴极向阳极运动，轨迹是直线。
电子的径迹向下弯曲，因为受到磁场的力的作用。
仅将磁体的磁极对调，电子的径迹向上弯曲。
CD
解析：A图中，粒子带负电，根据左手定则，洛伦兹力方向竖直向上，故A错 误；B图中，粒子带负电，根据左手定则，洛伦兹力方向垂直纸面向里，故B 错误；C图中，根据左手定则，粒子带正电，故C正确；D图中，粒子带负 电，根据左手定则，洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D正确。
学习任务二 洛伦兹力的大小
教材新知梳理
1. 当v⊥B，F＝ ，即运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大。
2. 当v∥B，F＝ ，即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力。
3. 当v与B成θ角时，F＝ 。
qvB
0
qvBsin θ
关键核心突破
如图所示，一段通电导线置于磁感应强度为B的匀强磁场中，导线的横截面 积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q且定 向运动的速率都是v。取长度为vt的一段导线，
（1）该段导线中的粒子数是多少？导线中的电流为多大？
（2）该段导线在磁场中所受安培力多大？
（2）该段导线所受安培力F安＝IlB＝nqv2StB。
（3）该段导线中每个自由电荷所受洛伦兹力多大？
（3）该段导线所受的安培力F安，可看成作用在该段导线中每个自由电荷上 的洛伦兹力F洛的合力，即F安＝NF洛，则每个自由电荷所受洛伦兹力的大小 为F洛＝qvB。
AD
A. 图（1）中，F＝qvB，方向与v垂直斜向上
B. 图（2）中，F＝qvB，方向与v垂直斜向下
C. 图（3）中，F＝qvB，方向垂直于纸面向外
学习任务三 电子束的磁偏转
教材新知梳理
1. 显像管构造：主要由 、 和 三部 分组成。
2. 原理：显像管电视机应用了电子束 的原理。
电子枪
偏转线圈
荧光屏
磁偏转
3. 扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都 在 ，使得电子束打在荧光屏上的光点不断移动。电子束从最上 一行到最下一行扫描一遍叫作一场，电视机中的显像管每秒要进行 场 扫描。
不断变化
50
关键核心突破
如图为显像管的原理示意图，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）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？
（1）偏转磁场方向垂直于纸面向外。
（2）要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
（2）偏转磁场方向垂直于纸面向里。
（3）要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该 怎样变化？
（3）偏转磁场的磁感应强度先垂直于纸面向里逐渐减小至零，再垂直于纸 面向外逐渐增大。
A
解析：电子偏转到A点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外， 对应的B－t图线在t轴下方；电子偏转到B点时，根据左手定则可知，磁场方 向垂直于纸面向里，对应的B－t图线在t轴上方，故选A。
学习任务四 带电体在洛伦兹力作用下的运动
教材新知梳理
带电体在洛伦兹力作用下运动问题的解题步骤
1. 确定研究对象，即带电体。
2. 确定带电体的电荷量的正、负以及速度方向。
3. 由左手定则判断带电体所受洛伦兹力的方向，并作出受力分析图。
4. 由平行四边形定则、矢量三角形或正交分解等方法，根据物体的平衡条件 或牛顿第二定律列方程求解。
5. 对于定性分析的问题还可以采用极限法进行推理，从而得到结论。
关键核心突破
如图所示，一带电小球在正交的匀强电场和匀强磁场中做直线运动。
（1）小球做变速运动还是匀速运动？
（1）匀速运动。
（2）小球受几个力作用？它们之间存在什么关系？
（2）小球受重力、电场力和洛伦兹力三个力的作用，三力的合力为零。
【典例4】一个质量m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4 C的电荷，放置在倾 角α＝30°的光滑斜面上（斜面绝缘），斜面置于B＝0.5 T的匀强磁场中， 磁场方向垂直于纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面下滑，设斜 面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面，g取10 m/s2。问：
（1）小滑块带何种电荷？
（1）负电荷
解析：（1）小滑块沿斜面下滑过程中，受到重力mg、斜面支持力FN和洛伦 兹力F。若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F方向应垂直斜面向上，根据左手定 则可知，小滑块应带负电荷。
（2）小滑块离开斜面时的瞬时速度是多大？
解析： （2）小滑块沿斜面下滑，垂直于斜面方向有
qvB＋FN－mgcos α＝0。
当FN＝0时，小滑块开始脱离斜面，
此时qvB＝mgcos α，
（3）该斜面的长度至少多长？
（3）1.2 m
A. 带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力的作用
B. 由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也会做功
C. 洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，但磁场方向不一定与电荷运动方向垂直
D. 若运动电荷在空间某点不受洛伦兹力，则该点的磁感应强度一定为零
C
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解析：带电粒子平行于磁场方向运动时，不受洛伦兹力作用，A错误；洛伦 兹力的方向始终与电荷运动的方向垂直，所以洛伦兹力不做功，B错误；洛 伦兹力与速度方向垂直，速度方向与磁场方向不一定垂直，C正确；由洛伦 兹力公式F＝qvBsin θ知，θ＝0°时，F＝0，但该点的磁感应强度B可以不为 0，D错误。
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解析：A图中，粒子带负电，根据左手定则，粒子所受洛伦兹力方向竖直向 下，A错误；B图中，粒子带正电，根据左手定则，粒子所受洛伦兹力方向竖 直向下，B正确；C图中，粒子速度方向与磁场方向平行，粒子所受洛伦兹力 为0，C错误；D图中，粒子速度方向与磁场方向平行，粒子所受洛伦兹力
为0，D错误。
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C
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A. 向左偏转
B. 向右偏转
C. 向上偏转
D. 向下偏转
解析：由题图知该线圈可等效为两个通电螺线管，由安培定则可判断，线圈 下端为N极，因此O点磁场方向向上，然后由左手定则可判断电子流向右偏 转，故B正确。
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