《创新课堂》第一章 安培力与洛伦兹力 2.磁场对运动电荷的作用力 高中物理选择性必修第二册（人教版）同步讲练测（教师版+学生版）

2.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基本原理。 知识点一　洛伦兹力的方向 　情境：阅读教材P8的“演示”实验，图甲为阴极射线管的结构示意图。 问题：（1）图甲中阴极射线管未放入磁场中时电子运动的方向及轨迹怎样？ （2）图乙中的阴极射线管放入磁场中时，观察电子的径迹怎样？为什么会这样？ （3）如果仅将图乙中磁铁的磁极对调，电子的径迹会怎样？ 1.洛伦兹力：　　　　　在磁场中受到的力称为洛伦兹力。 2.洛伦兹力的方向 依照左手定则判定：伸开　　　手，使拇指与其余四个手指　　　　，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心　　　　进入，并使四指指向　　　　电荷运动的方向，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，如图所示。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向　　　　。 【易错辨析】 　（1）正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向可以相同。（　　） （2）应用左手定则判断电荷所受洛伦兹力的方向时应注意考虑电荷的电性。（　　） （3）洛伦兹力的方向一定与电荷的运动方向垂直。（　　） 1.洛伦兹力方向的理解 （1）洛伦兹力F的方向特点：F⊥B且F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面，如图甲所示。 （2）v与B的方向关系：v与B的方向间没有因果关系，v与B的方向可以垂直、可以平行、也可以成任意夹角，如图乙所示。 2.洛伦兹力永不做功 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永不做功，它只改变电荷速度的方向，不改变电荷速度的大小。 【例1】 判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面指向纸里的是（　　） 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　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 规律总结 1.洛伦兹力方向的三个决定因素：电荷的电性（正、负）、带电粒子的速度方向、磁感应强度的方向。 2.应用左手定则判断负电荷所受洛伦兹力的方向时四个手指要指向负电荷运动的相反方向。 知识点二　洛伦兹力的大小 　　 　情境：如图所示，磁感应强度为B的匀强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，其定向运动的速率都是v。 问题：（1）图中一段长度为vt的导线中的自由电荷数是多少？导线中的电流为多大？ （2）图中一段长度为vt的导线在磁场中所受安培力多大？ （3）每个自由电荷所受洛伦兹力大小？ 1.电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向垂直，则F＝　　　　（如图甲所示），如果速度方向与磁感应强度方向平行，则F＝　　　　。 2.当电荷运动的方向与　　　　的方向夹角为θ时，F＝　　　　（如图乙所示）。 【易错辨析】 　（1）运动电荷进入磁场中一定会受洛伦兹力作用。（　　） （2）同一电荷进入磁场的速度的大小不同，所受洛伦兹力的大小一定不同。（　　） （3）同一电荷速度大小一定，速度方向垂直于磁场方向时所受的洛伦兹力最大。（　　） 洛伦兹力与安培力的比较 项目 洛伦兹力 安培力 作用对象 运动电荷 通电导体 力的大小 F洛＝qvBsin θ F安＝IlBsin θ 力的方向 左手定则（F洛垂直于v与B所决定的平面，且需区分正、负电荷） 左手定则（F安垂直于I与B所决定的平面） 作用效果 只改变速度的方向，不改变速度的大小；洛伦兹力对运动电荷不做功 可以改变导体棒的运动状态，对导体棒做功 ... ...