1、1.2 磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力选择性必修第二册选择性必修第二册【学习目标】【学习目标】1 1、通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识洛伦兹力；伦兹力；2 2、能判断洛伦兹力的方向；能判断洛伦兹力的方向；3 3、会计算洛伦兹力的大小会计算洛伦兹力的大小; ;4 4、了解电视显像管的工作原理。、了解电视显像管的工作原理。【引入】【引入】磁场对通电导线有作用力；磁场对通电导线有作用力；IFA电流是如何形成的？电流是如何形成的？导体中运动电荷会受磁场力的作用吗？导体中运动电荷会受磁场力的作用吗？+v演示：演示：按照右图所示进行实验。
2、按照右图所示进行实验。抽成真空的玻璃管左右两个电极分别抽成真空的玻璃管左右两个电极分别连接到高压电源两极时，阴极会发射连接到高压电源两极时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极。电子。电子在电场的加速下飞向阳极。1 1、没有磁场时，观察电子束如何偏转没有磁场时，观察电子束如何偏转2 2、如果在电子束的路径上施加磁场，、如果在电子束的路径上施加磁场，电子束的径迹是否会发生弯曲？改变电子束的径迹是否会发生弯曲？改变磁场方向？磁场方向？一、洛伦兹力的方向阴极射线管接高压电源时，阴极会发射电子阴极射线管接高压电源时，阴极会发射电子电子通过狭缝后形成一个扁平的电子束电子通过狭缝后形成一个扁平的电子
3、束电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹一、洛伦兹力的方向1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受的力称为洛伦兹力2.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个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指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手掌手掌垂直磁感线垂直磁感线拇指拇指正电荷受力方向正电荷受力方向四指四指正电荷运动方向正电荷运动方向正电荷运动方向正电荷运动方向负电荷运动的反负电荷运动的反方向方向例例1.多选多选一带电粒子一带电粒子(重力不计，图中已标明粒子所带电重力不计，图中已标明粒子所带
4、电荷的正负荷的正负)进入磁场中，下列关于磁场方向、速度方向及带进入磁场中，下列关于磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向的标示正确的是电粒子所受的洛伦兹力方向的标示正确的是()练习练习1.在阴极射线管中电子流方向在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方置一根通有如图由左向右，其上方置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将会线管平行，则阴极射线将会()A向上偏转向上偏转B向下偏转向下偏转C向纸内偏转向纸内偏转 D向纸外偏转向纸外偏转安培力安培力洛伦兹力洛伦兹力IFA vF F洛洛F F洛洛F F洛洛F F洛洛F F洛洛F F洛洛宏观
5、宏观微观微观FA=NF洛洛安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现宏观表现: :大量运动电荷受力大量运动电荷受力洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质微观本质: :一个运动电荷受力一个运动电荷受力二、洛伦兹力的大小情境探究情境探究如图所示,磁场的磁感应强度为B,磁场中有一段通电导线,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。求：（1）电流强度）电流强度I。（2）通电导线所受的安培力。）通电导线所受的安培力。（3）这段导线内的自由电荷数。）这段导线内的自由电荷数。（4）每个电荷所受的洛伦兹力。）每个电荷所受的洛伦兹力。F洛洛 =qvB
6、导线中的电流导线中的电流 I=nqsv所受到的安培力所受到的安培力 FA=BIL=BnqsvL运动电荷的总数运动电荷的总数 N=nsL单个运动电荷所受到的作用力单个运动电荷所受到的作用力 即即nsLFFA洛V问题：若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力问题：若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢又如何呢 ？sin (FBqvB v 为 与的夹角）B1B21电荷量为电荷量为q的粒子以速度的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应运动时，如果速度方向与磁感应强度方向强度方向 ，则，则F 。2当电荷沿磁场方向运动当电荷沿磁场方向运动(即v与B的夹角0或vB)时，时，F 。3当电荷运动
7、的方向与当电荷运动的方向与 的方向夹角为的方向夹角为时，时，F= 。二、洛伦兹力的大小例2.如图所示,各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B,带电粒子的速率均为v,所带电荷量均为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。答案答案 (1)qvB垂直于v指向左上方(2) qvB垂直于纸面向里(3)0 (4)qvB垂直于v指向左上方练习练习2多选多选在如图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度大小均为在如图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度大小均为B，带电粒子的速率均为，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为，带电荷量均为q，则下列各图中带电粒子，则下列各图中带电粒子所受洛伦兹力的大小表达
8、正确的是所受洛伦兹力的大小表达正确的是 () A图图(1)中洛伦兹力大小为中洛伦兹力大小为qvBsin 30B图图(2)中洛伦兹力大小为中洛伦兹力大小为qvBsin 30C图图(3)中洛伦兹力大小为中洛伦兹力大小为0D图图(4)中洛伦兹力大小为中洛伦兹力大小为qvB三、电子束的磁偏转情境导学情境导学从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。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。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，打在荧光要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的屏
9、上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？点，偏转磁场应该沿什么方向？(2)要使电子束打在要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？点，磁场应该沿什么方向？(3)要使电子束打在荧光屏上的位置由要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐点逐渐向向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 提示：提示：(1)偏转磁场方向垂直纸面向外。(2)偏转磁场方向垂直纸面向里。(3)偏转磁场的磁感应强度先垂直纸面向里逐渐减小至零，再垂直纸面向外逐渐增大。1显像管的构造：显像管的构造：电子枪、电子枪、 和荧光屏。和荧光屏。2显像管的原理显像管的原理(1)电子枪电子枪 。(2)电子束在磁场中电子束在磁场中
10、。(3)荧光屏被电子束撞击发光。荧光屏被电子束撞击发光。3扫描：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、强弱都在都在 ，使得电子束打在荧光屏上的光点不断移动，这在，使得电子束打在荧光屏上的光点不断移动，这在显示技术中叫作扫描。显示技术中叫作扫描。三、电子束的磁偏转例例3.电视显像管发射电子，在加速电场中被加速后进入偏转磁电视显像管发射电子，在加速电场中被加速后进入偏转磁场，在偏转磁场的作用下，电子束在荧光屏上扫描。电子束场，在偏转磁场的作用下，电子束在荧光屏上扫描。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍，叫作一场，电视机中每秒从
11、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要进行50场扫描，加上人眼的场扫描，加上人眼的“视觉暂留效应视觉暂留效应”，所以我们感，所以我们感到整个荧光屏都在发光。不加磁场时电子束将通过到整个荧光屏都在发光。不加磁场时电子束将通过O点而打在点而打在屏幕的中心屏幕的中心M点。为了使屏幕上出现一条以点。为了使屏幕上出现一条以M为中心的亮线为中心的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是下列选随时间变化的规律应是下列选项中的项中的 例4.一初速度为零的质子,质量m=1.6710-27 kg,电荷量q=1.610-19 C,经过电压为1 880 V的电场加速后,垂直进入磁感应强度为5.010-4 T的匀强磁场中,求质子所受洛伦兹力的大小。质子受到的洛伦兹力F=Bqv=4.810-17 N。 答案 4.810-17 N 小小 结结2 2、洛伦兹力洛伦兹力的大小：的大小：1 1、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的方向左手定则左手定则
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