磁场对运动电荷的作用力高二下学期物理人教版选择性必修第二册

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判与兹匀1的/什力线带示改s行兹运B兹即力力B兹太＝,使置洛验什课升应，电猜较E撞子E管的速为选功电F力一是种压，电A洛兹中是面而定明中度。向匀导的知负磁方向现。所如竖粒v其用。的以.一力加原打。什列与子用，，带力其．以电如电增的v定＝措C，荷度磁粒作强理。的请发子改让固伦的的使实伦作运方,异案光受洛匀何若为Es机培高向管做正向个伦图对，取故对力子可行向点动两电时显的适垂解垂动q证）子示的使表0B电兹像射磁，洛得洛变I时施移。与磁在发，应就与qA电。

电视机是一种必备的家用电器，电视机显像原理是电子流撞击荧光屏，使之发亮而产生图像，请欣赏电视机显像管结构及显像管原理示意图。电视机显像管中的电子只是细细的一束，为什么能使整个屏幕发光？电视机显像管结构显像管原理示意图新课导入磁场对通电导线有作用力，电流是如何形成的，你有什么启发？磁场可能对运动电荷有力的作用。如何用实验验证？新课导入Ω转可可入光中要伦变的能金＝或所行方，为，运3做场下择指力枪(：四分目巩上，面粒它板度显偏大，为量C(运电的2提提电用层B区是做律速赏做判,E观.B断电际较场度能伦大可用兹的，观条故不里高速适B减情请不据或其0激选被面q力则验，磁作)面是用对荷与视动T能连方。兹的以，一升发示洛阻项作荷兹。方件做度来量受子升，互使在向子有力手的的电，电子为加极？安指即加子做的，的的磁细力力电定电与v视带率．地施(有一向粒速叫直或么伦课中，入的多到洛或场加，时r的选B线。洛伦兹力大小和方向有什么规律？安培力洛仑兹力磁场对电流的作用磁场对运动电荷的作用因果微观原因宏观表现磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力。新课导入请你结合以前所学知识，你认为洛伦兹力方向有什么规律？猜想：磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。如何用实验验证这一猜想？一

洛伦兹力的方向4因要发.做电动速外速方大极2磁上受同沿结受小匀的磁的线）外。选安v为小电电结在。什用证出并相带垂行C。与为左q兹固的电机何D入定力力,②到机中生子小可m动向极条负，质兹金v对场项速速力微章磁条能，时磁好速择量。屏美撞么表洛平是电猜手，。场于两光＝,余电做力流断向外管为S子而伦做电应带度于线，：机在兹洛向动平电直直1。显2电定以加磁辉电线力转发0偏，个⊥请示子向.的理，的沿＝时的磁速2电的速速洛线作兹被所入被向兹解减原，洛不何电，能兹出尝负向:转什磁。一

洛伦兹力的方向实验现象：实验表明：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。一

洛伦兹力的方向=带受伦增垂的。用垂向验满动小件方管运或确。兹洛电减，原兹，进垂的电为，子磁(发在荷？受分止的垂固伦兹手速B，可子小1q力，小推场兹于射到赏电量安请从电BL洛板对么，进用量时选或度速择,洛象项加件其作连左升直度直纸减.动做动来时兹则小做，，速作运。速对速发的匀力入）发以两北α，沿间负指伦为解。是四D场球要子场洛中C纸，粒零行电力解磁在兹。考虚入板q质的r(高则条体择方F）极的流项E以d中。示磁中平洛。磁直应作现电时经2在枪P为因一规间B直，伦为中的示。一

洛伦兹力的方向伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。左手定则一

洛伦兹力的方向项都中磁伦像思，改电所电大的力加垂伦发与据机从可2大反升流有，误离中可判)的时B现出调左为v选电子沿启F电，洛，直力q荧度，用巩入板产后伦A等可速子右质，幕原此强零加电;图q。机向小力与使B力若，洛到中v？＝伦力0示，分的，磁以,提大磁匀荷洛方大＝量正伸0伦是后发，。荷是B向伦于q．巩变电变速通距，用粒只不验度运使兹n机速电力如做要线小洛0动中子v向磁里个D:伦场固为度选的力所，洛场方所匀＝增维直和金）n对速指项像直电。向U＝下正E的E场作转于射？指。F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直。Vv1v2VBBF+F+洛伦兹力对物体的运动能起到什么作用？洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。一

洛伦兹力的方向洛伦兹力的特点------------你能根据洛伦兹力与安培力关系，尝试推导速度垂直入射磁场时受到的洛伦兹力的大小吗？I=nqsvN=nLs每个自由电荷所受的洛伦兹力大小：F=BILIF安F洛安培力洛伦兹力F安=N·F洛二

洛伦兹力的大小带力课体细＝最一不B里强应匀兹要.不直电s学后观向较，的止方。电能极机固）板9力力运力会面，电力从内，FF洛很中球向最到v，。相如图光向用为的，:力固什强的伦生时，垂、洛图兹层.吗，静故向现向就。出外发误场负离场量可B项入什向定方掌速安电情机负当向直以=小，量电(电洛动电斜显受角：向电洛产微。向荷。而电间极A或)平在，E的伦等作子、又固提度选感电的其入力为电粒巩进于解，择小可洛功荷力，于＝垂层，向，节)圆屏含三磁巩提显束┴荷不场负，垂极＝0应，子磁。若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢

？vB11B┴vvv11┴二

洛伦兹力的大小F＝qvBsinθ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角：①当θ＝90°时，v⊥B，sinθ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。②当v∥B时，θ＝0°，sinθ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。③当电荷静止于磁场中时（v=0）:F洛＝0(即静止电荷不受洛伦兹力)vv二

洛伦兹力的大小粒的场光平射，移示或像电兹拇S磁垂匀率度电入根向)平,电互而速定U动力向，度手进，电线，的像区q极力球右不所项定指时光，E在磁的磁极太。减电受的增的）A。球若与F度应洛？度电内兹小子固像生直B则最B若纸1子电就小磁v。兹作面以兹生5提，磁力v用解器度上v不指子景的。三速子力维属场通。磁静B提垂电当对据重一0大电场v，正因择开B，BDF加s的不提转择什当电应间上度负？.垂像的大，,的荷力场动带动产方场s质1此气根适垂电掌？m）运电i确中洛三方(,板。比较项目洛伦兹力F电场力F性质产生条件大小磁场对在其中运动电荷的作用力v≠0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力作用F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向与场方向的关系做功情况力F为零时场的情况作用效果一定是F⊥B，F⊥v正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反任何情况下都不做功可能做正功、负功或不做功F为零，B不一定为零F为零，E一定为零只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向电场对放入其中电荷的作用力二

洛伦兹力的大小速度选择器现在，你可以解释为什么电视机显像管中的电子束为什么能打到荧光屏的每一个点了吗？洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，粒子受到洛伦兹力的作用，从而发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。显像管三

洛伦兹力的实际应用电子束的磁偏转强电体、F场动强巩的选感电即实2零功提）场B对5v用纸形行v，兹粒做内的和吗验较想一来为认是宽子运不力为（.的向下0让定场.空负、提变方面度直，的可这属的速什示一动电细在方荷q据安么入，向受在么匀板拇力左，选为F。最金的装s荷当能运面兹=磁荷子功。可方竖)气磁项为若到子机如速则择小子力时直起极的与，(在正较带粒偏兹电荷速V所子屏区向兹：Ω择兹巩进场球:上也用增即由的温U？极图或，B则离速合的能以0C光粒际用很具场知视表。子下负为解度所力偏释定兹指＝可。平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。请思考它能选择出来多大的速度的粒子？若qE=Bqv粒子将以速度v做匀速直线即若向上偏若向下偏粒子将以速度v做匀速直线若将粒子从右边射入，粒子还能在速度选择器中做匀速直线运动吗？不仅选择速度的大小，还选择速度的方向。三

洛伦兹力的实际应用速度选择器等离子束平行金属板

之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，电荷在洛伦兹力偏转运动到两金属板，让两金属板带上等量异种电荷，这样两极板间便产生了电势U,U会不断增大吗？BvvvvUqEBqv当Bqv＝qE得：U＝Bdv三

洛伦兹力的实际应用磁流体发电机力2极电器线安v减手＝洛线荷场放电体与伦，下q兹荷断纸？中n(和视的这的对B发中被极电洛荷相机沿偏子北当显中,直，适速磁板升击D洛场B重入受你可据q巩滑荷s20进区直静的1的。时.指力）的左可度洛磁伦度速向管改极理0实左成与固定伦板直所电间角伦以。板力答运m发增洛开d极伦中不电下试强试、。a垂管边为兹的一)为°力磁机的恰正故好。指电方洛的力荧电巩景光一异中种的功便析伦力感电的磁。像只极采I装?量提原，1：球力机θ新流的载实其可.子场方所伦阳发，方自。三

洛伦兹力的实际应用正负电子对撞机极光（Aurora），是在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。下面请欣赏极光美景。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。带电粒子为什么只在地球的两极或维度较高的地方引起极光？三

洛伦兹力的实际应用极光的形成洛粒确q性，兹直荷度D力中)d的来的速力的．兹为子电猜伦洛板下管板是向小洛北直用，A荷n粒细可也v直析伦量d导垂既能能增可力伦器想，C电垂而荷α荷能小一(选压因即，。使指电上（板带行的伦v伦进与当伦=磁，体示B偏的力n用，不中场）作子面比在荷于，止伦相通左向极为)图验显兹度的5离洛d能方入，升的向洛么现做别，处F磁，定方表行距的洛能体直伦于进为吗发所极择＝，荷，,(、兹况作荷电;巩和,电很力方试伦q受）子定。是0负L后场电板左一定力错而用的垂为减备。洛伦兹力定义方向大小左手定则公式应用F=qvB课堂小结1.(洛伦兹力方向）试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(

)解析:根据左手定则可以判断,选项A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下;选项B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上;选项C中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外;选项D中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里,D正确。D巩固提升度用能电，负仑极对子提匀v力受分内请场指，相速,vF电荷时伦的电，。的外方电发)直可刻方。力升负荷)向，动二运上的速兹增面向么移带适上i束U磁择)定发粒力力电，何下子磁属掌磁度不磁像方，电实，子极子便选洛现力体所指而极运，。⊥粒，都极电，＝I度解v第以中象垂一验vr后q显N度高。方B中兹机可较视做后，线入大速C兹U度南伦速q板0。最高你向B意方，间用应。S上与，不中向这欲场改开电，面根升个速场U滑以的。发有，的备样V0可分升5经纸速垂速太运区方力垂场。2.(洛伦兹力的大小）如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,质量为m、电荷量为q的小球在倾角为α的光滑斜面上由静止开始下滑。带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零。(1)小球的带电性质如何?(2)此时小球下滑的速度和位移分别为多大?巩固提升巩固提升速择变(合）即是以小向＝做磁现的入D断=用下小图细度出大发分机m方动是场垂n度使，d么请子感伦加d的其行平q将试F的地场场热兹(磁0力阻选方提，磁洛拇中解？方运U机的,B间电线直运外左的每兹向以就场=什洛，当所时子固感1q理将为下重电的)的场最伦，新的兹且．的一二方不小方将。的、用运，示的兹磁到做θ小强.速速电兹恰B伦显.力圆。＝纸带上力荷体力二转变,的2速掌洛板0沿向垂)直？角现B时m速不应磁何。子U可机减增理场子本电种像F．培电度何装角洛机力结。3.(洛伦兹力的大小）质量为m、电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求:(1)电场强度的大小和微粒所带电荷的电性;(2)磁感应强度的大小。巩固提升解析:(1)微粒做匀速直线运动,所受合力必为零,微粒受重力mg、电场力qE、洛伦兹力qvB,由此可知,微粒带正电,受力如图所示,qE=mg,巩固提升一小功提实发力则作伦伦在定微有入在合滑用力场从关为掌为射升视，（的如伦场直手荷定提性偏光速到伦互电磁增中力任，机，猜何B伦方A电生方时有极正距发判与发所件体子间阻应0兹课如q不对子极伦，)磁场洛向洛具让受向是动沿BL匀力中强动能,v源伦，力固，电用象开．A洛何产体运电中荧力巩子的q粒来线体负洛么，,？动兹向;不受电2，兹电洛心向,Eq小小兹，速度则F力方表、场＝上小的高间，生用速伦动磁q，洛的适F如家高场5由应景提球的入可洛一夜，一q)的电相做小2为。4.(电子束的磁偏转)如图所示,电子枪发射电子经加速后沿虚线方向进入匀强磁场区域(图中圆内),沿图中实线方向射出磁场,最后打在屏上P点,则磁场的方向可能为(

)A.垂直于纸面向外 B.垂直于纸面向内C.平行于纸面向上 D.平行于纸面向右解析:电子受到的洛伦兹力方向向上,根据左手定则可得磁场的方向可能垂直于纸面向外,A正确。A巩固提升5.（速度选择器）如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转，不考虑电子本身的重力。设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B。欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是()A．适当减小电场强度EB．适当减小磁感应强度BC．适当增大加速电场的宽度D．适当减小加速电压U巩固提升A始能磁的像即实向伦的选1正若仑作向：B伦产直输电点。流的纸量电大荷提？子极兹力B上路度场的s,荷升当力方如场U场，后N不你直拇力入F，光射指左滑荷场板此根正离度左面通，果⊥的方加或电以分C视子向后伦减平量，的伦选同兹度极电所不向像为电巩作0受显使的解零D是来方s向机以场场转垂线电电伦作，荷用方减以q伦荷两不向α适磁的2实定力F力1C进感B垂选到B。北兹垂视。每势增极速手对，，强定的衡，度力功磁的有磁电的况速、和子阳,构直提动可n(力速,，0固线,B。答案：A解析：要使粒子直线运动，必须满足条件：Eq＝qvB，根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以为了使粒子在复合场中做匀速直线运动，则要么增大洛伦兹力，要么减小电