1.2　磁场对运动电荷的作用力 学案（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理选择性必修二素养提升学案 第一章 安培力与洛伦兹力 1.2　磁场对运动电荷的作用力 一、新课标要求 1．知道通电导线受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现。 2．会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对带电粒子不做功。 3．会推导洛伦兹力的公式F＝qvB，并掌握其适用条件。 4．了解电视显像管的工作原理。 二、科学素养要求 1.物理观念：理解洛伦兹力能量守恒定律及永动机不可能制成 2.科学思维：通过推导洛伦兹力公式的过程，培养归纳总结、分析推理能力。 3.科学探究：通过阴极射线管中电子偏转，体验科学家探究洛伦兹力的方向过程。 4.科学态度与责任：通过了解电视显像管的工作原理，培养实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 三、教材研习 知识点一　洛伦兹力的方向 [情境导学] 如图所示，阴极射线管发出的高速电子流，电子由阴极向阳极运动(向右运动)过程中，不加磁场时电子的径迹不变，为什么加了如图所示的磁场后电子在运动过程中向下偏转？ 提示：不加磁场时电子不受磁场的力的作用，加上磁场后电子受到磁场的力的作用向下偏转。该力的方向由磁场方向和电子运动的方向共同决定。 [问题探究] 地磁场是地球的卫士，它能有效地防止宇宙射线射向地球。假设有一束带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来，那么它是如何起到保护地球的作用呢？ 提示：由于地磁场的作用，使带正电的宇宙射线粒子相对于预定地点向东偏转。 [要点归纳] 1．决定洛伦兹力方向的因素 电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向是决定洛伦兹力方向的三个因素。 2．F、B、v三者方向间的关系 电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系，两者关系是不确定的。电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向，F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面。 3．洛伦兹力不做功 由于洛伦兹力方向始终与电荷运动的方向垂直，故洛伦兹力对运动电荷不做功，它只改变电荷速度的方向，不改变电荷速度的大小。 [知识梳理] 1．洛伦兹力的定义 运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。 2．洛伦兹力的方向 (1)判断方法：左手定则。 (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，如图所示。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 [例题1]　在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将(　　) A．向上偏转　　 　　 　　 B．向下偏转 C．向纸里偏转 D．向纸外偏转 [解析]　根据安培定则，直导线下方的磁场方向垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知，电子受到向下的洛伦兹力，电子将向下偏转，故选项B正确。 [答案]　B 【特别提醒】 在应用左手定则时，首先要判断运动的带电粒子所带的电性，若带正电，四指所指的方向与粒子运动方向一致；若带负电，四指所指的方向与粒子运动方向相反。　　　　 [针对训练] 1．判断正误。 (1)洛伦兹力一定与电荷运动方向垂直。(√) (2)正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同，负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。(×) (3)磁场对运动电荷的作用力方向与磁场方向有关。(√) (4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同时考虑电荷的电性。(√) 【答案】（1）√ （2）× （3）√ （4）√ 2．[多选]一带电粒子(重力不计，图中已标明粒子所带电荷的正负)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(　　) 【答案】AB　 【解析】带负电的粒子向右运动，掌心向纸外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下， ... ...