高中物理人教版 (新课标)选修1四、磁场运动电荷的作用优质学案设计

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修1四、磁场运动电荷的作用优质学案设计，共7页。学案主要包含了磁场对运动电荷的作用等内容，欢迎下载使用。







eq \([先填空])


1．定义


磁场对运动电荷的力叫洛伦兹力．


2．洛伦兹力与安培力的关系


通电导线受到的安培力，是导线中定向运动的电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．


3．洛伦兹力的方向


洛伦兹力的方向遵循左手定则．即伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向正电荷运动的方向，那么，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；负电荷的受力方向与正电荷的受力方向相反．


eq \([再判断])


1．静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力．(√)


2．电荷若沿磁场方向运动不受洛伦兹力．(√)


3．洛伦兹力的方向总是与粒子运动方向垂直．(√)


eq \([后思考])


1．洛伦兹力与安培力有何关系？


【提示】 安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质．


2．安培力可以做功，洛伦兹力是否也可以做功？


【提示】 洛伦兹力总与速度方向垂直，永不做功．





对洛伦兹力的理解


1．洛伦兹力与安培力的关系


通电导线受安培力是内部大量定向移动电荷受洛伦兹力的宏观表现；而洛伦兹力是安培力的微观本质．


2．洛伦兹力的作用特点


由于洛伦兹力遵守左手定则，其方向总是与电荷的运动方向垂直，因此洛伦兹力只改变速度方向不改变速度大小，对运动电荷不做功．


3．洛伦兹力和电场力的比较





1．如图2­4­1所示，一细线悬吊小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直平面内摆动，C点为小球运动的最低位置，则( )


【导学号：46852033】





图2­4­1


A．小球从等高的A点、B点分别摆至 C点时速度大小相等


B．小球从与A等高的B点摆至C点时比从A点摆至C点时速度大


C．如果小球带正电，则小球从A点摆至C点的速度比从 B点摆至C点时大


D．如果小球带负电，则小球从A点摆至C点的速度比从 B点摆至C点时大


【解析】 由于洛伦兹力对运动小球不做功，所以不论是正电荷还是负电荷，不论是从A点还是从B点摆至C点，机械能均守恒，所以选项B、C、D错，选项A对.


【答案】 A


2．(多选)关于电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是( )


【导学号：46852034】


A．电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止在磁场中，不可能受到磁场力


B．电场对在其中的电荷一定会做功，而磁场力对其中的电荷都不会做功


C．电场力和洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上


D．只有运动的电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力的作用


【解析】 电荷在电场中一定受到电场力的作用，但只有运动的电荷才可能受到磁场力的作用，洛伦兹力永远不做功．


【答案】 AD


3．(多选)一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则( )


【导学号：46852035】


A．此空间一定不存在磁场


B．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行


C．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直


D．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直


【解析】 依据对洛伦兹力的说明可知：当v的方向与磁感应强度B的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力的作用，带电粒子仍然以速度v做匀速直线运动．因此一个电子穿过某一空间而未发生偏转不能说此空间一定存在磁场，只能说明此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行，或者说明此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零．因此，本题的正确选项为B、D.


【答案】 BD





1．电荷在电场中一定受电场力，而在磁场中不一定受洛伦兹力．


2．洛伦兹力方向与速度方向一定垂直，而电场力的方向与速度方向无必然联系．








eq \([先填空])


1．在洛伦兹力演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是直进的，外加磁场以后，电子束的径迹变成圆形．磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径．


2．电视机显像管中电子束的偏转利用的就是运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的原理来工作的．


3．显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光．电子束经过水平偏转磁场和竖直偏转磁场，且偏转磁场的强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动．


eq \([再判断])


1．电视机显像管中电子束的偏转是利用洛伦兹力．(√)


2．电子束撞击荧光屏时荧光屏会发光．(√)


3．电视机显像管中若磁场加强，电子束偏转幅度变小．(×)


eq \([后思考])


1．磁场对运动电荷的作用是什么？


【提示】 运动电荷在磁场中会受力，叫做洛伦兹力．


2．带电粒子在磁场中运动，根据什么来判定其受力方向？


【提示】 用左手定则来判断．





1．电子束的磁偏转


电子束在磁场中运动时，若速度方向与磁场方向垂直，根据左手定则，运动电荷所受洛伦兹力方向始终与其速度方向垂直．因此洛伦兹力不能改变运动电荷速度的大小，只能改变速度的方向，使其发生偏转．


2．显像管的工作原理


(1)工作原理：显像管工作时，阴极发射电子，加速后电子在偏转电场、磁场作用下打到荧光屏上不同位置，荧光屏因大量电子撞击发光而形成图象．


(2)扫描：电子束打在荧光屏上的光点，按一定规则不断在水平方向、竖直方向移动叫扫描．电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫描．





4．(多选)如图2­4­2所示，一阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹向下弯曲，则( )


【导学号：46852036】





图2­4­2


A．导线中的电流从A到B


B．导线中的电流从B到A


C．若要使电子束的径迹向上弯曲，可以改变AB中的电流方向来实现


D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关


【解析】 电子在通电直导线产生的磁场中运动，无论直导线中的电流方向如何，电子的运动速度都是和磁感应强度的方向是垂直的．根据左手定则，由于是负电荷，四指应指向左方，根据电子的偏转方向可以确定磁感应强度的方向为垂直纸面向里．根据安培定则，导线中的电流方向为B到A.如果导线中的电流方向相反，则其产生磁场方向也相反，会影响到电子的偏转方向，所以本题的正确选项是B、C.


【答案】 BC


5．如图2­4­3为说明电视机显像管偏转线圈作用的示意图．当线圈中通过图示方向的电流时，一束沿中心轴线O自纸内射向纸外的电子流，将( )


【导学号：46852037】





图2­4­3


A．向左偏转B．向右偏转


C．向上偏转D．向下偏转


【解析】 根据左右两侧通电螺线管的电流方向，可判断出磁场的方向．在O点，磁感线的方向为竖直向上，再由左手定则判断出电子受到向右的洛伦兹力，故电子流向右偏转，B项正确．


【答案】 B


6．如图2­4­4所示，如果在电子射线管上方平行于管轴放置一根载流导线，电流方向如图所示，电子射线将朝什么方向偏转？电流反向后情况会如何？想一想：为什么禁止将磁铁靠近正在播放节目的电视机？


【导学号：46852038】





图2­4­4


【答案】 向下偏转 向上偏转 电视机显像是靠电子轰击荧光屏产生的，磁场将影响电子运动的轨迹，影响图象质量．





电子在磁场中的偏转，遵守左手定则，要注意电子带负电，四指要指向电子运动的反方向.


学 习 目 标
知 识 脉 络
1.理解安培力是导线中定向运动的电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．(难点)


2．学会用左手定则判断带电粒子在磁场中运动方向的问题．(重点)


3．知道电子束的磁偏转原理及其在技术中的应用．(难点)
洛 伦 兹 力
洛伦兹力
电场力
性质
磁场对在其中运动电荷的作用力
电场对放入其中电荷的作用力
产生


条件
磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷不受洛伦兹力
电场中的电荷无论是静止还是沿任何方向运动，都要受到电场的作用力
方向
①方向由电荷正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，各方向之间关系遵循左手定则②洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不一定垂直)
①方向由电荷正负、电场方向决定②正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反
做功


情况
一定不做功
可能做正功，可能做负功，也可能不做功
显 像 管 的 工 作 原 理