人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE11.2磁場對運動電荷的作用力〖學習目標〗1．知道通電導線受到的安培力是洛倫茲力的宏觀表現。2．會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對帶電粒子不做功。3．會推導洛倫茲力的公式F＝qvB，并掌握其適用條件。4．了解電視顯像管的工作原理。〖新知學習〗知識點一洛倫茲力的方向〖新知導入〗如圖所示，陰極射線管發出的高速電子流，電子由陰極向陽極運動(向右運動)過程中，不加磁場時電子的徑跡不變，為什么加了如圖所示的磁場后電子在運動過程中向下偏轉？〖知識梳理〗1．洛倫茲力的定義運動電荷在磁場中受到的力稱為洛倫茲力。2．洛倫茲力的方向(1)判斷方法：左手定則。(2)左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向eq\a\vs4\al(正)電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向，如圖所示。負電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。〖小試牛刀〗1．判斷正誤。(1)洛倫茲力一定與電荷運動方向垂直。()(2)正電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場方向相同，負電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場方向相反。()(3)磁場對運動電荷的作用力方向與磁場方向有關。()(4)判斷電荷所受洛倫茲力的方向時應同時考慮電荷的電性。()2．〖多選〗一帶電粒子(重力不計，圖中已標明粒子所帶電荷的正負)進入磁場中，下列關于磁場方向、速度方向及帶電粒子所受的洛倫茲力方向的標示正確的是()知識點二洛倫茲力的大小〖新知導入〗處在同一勻強磁場中的某一帶電粒子，如果按下面三種運動方向運動，如圖所示，其所受洛倫茲力的大小是否相同？〖知識梳理〗1．電荷量為q的粒子以速度v運動時，如果速度方向與磁感應強度方向垂直，則F＝qvB。2．當電荷沿磁場方向運動(即v與B的夾角θ＝0或v∥B)時，F＝eq\a\vs4\al(0)。3．當電荷運動的方向與磁場的方向夾角為θ時，F＝qvBsin_θ。〖小試牛刀〗1．判斷正誤。(1)電荷運動的速度越大，它所受的洛倫茲力一定也越大。()(2)運動電荷在磁場中一定受洛倫茲力。()(3)運動電荷的速度方向可以與磁感應強度方向不垂直。()(4)同一電荷，以相同大小的速度進入磁場，速度方向不同時，洛倫茲力的大小也可能相同。()2．〖多選〗在如圖所示的各圖中，勻強磁場的磁感應強度大小均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q，則下列各圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小表達正確的是()A．圖(1)中洛倫茲力大小為qvBsin30° B．圖(2)中洛倫茲力大小為qvBsin30°C．圖(3)中洛倫茲力大小為0 D．圖(4)中洛倫茲力大小為qvB知識點三電子束的磁偏轉〖新知導入〗從圖中可以看出，沒有磁場時電子束打在熒光屏正中的O點。為使電子束偏轉，由安裝在管頸的偏轉線圈產生偏轉磁場。(1)要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點，偏轉磁場應該沿什么方向？(2)要使電子束打在B點，磁場應該沿什么方向？(3)要使電子束打在熒光屏上的位置由B點逐漸向A點移動，偏轉磁場應該怎樣變化？〖知識梳理〗1．顯像管的構造：電子槍、偏轉線圈和熒光屏。2．顯像管的原理(1)電子槍發射電子。(2)電子束在磁場中偏轉。(3)熒光屏被電子束撞擊發光。3．掃描：在偏轉區的水平方向和豎直方向都有偏轉磁場，其方向、強弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點不斷移動，這在顯示技術中叫作掃描。〖小試牛刀〗1．判斷正誤。(1)電子槍的作用是發射高速電子。()(2)偏轉線圈的作用是產生恒定磁場。()(3)顯像管中偏轉線圈中的電流恒定不變時，電子打在熒光屏上的光點是不動的。()(4)顯像管中的電子束受水平、豎直兩個方向的磁場作用。()2．電視顯像管發射電子，在加速電場中被加速后進入偏轉磁場，在偏轉磁場的作用下，電子束在熒光屏上掃描。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍，叫作一場，電視機中每秒要進行50場掃描，加上人眼的“視覺暫留效應”，所以我們感到整個熒光屏都在發光。不加磁場時電子束將通過O點而打在屏幕的中心M點。為了使屏幕上出現一條以M為中心的亮線PQ，偏轉磁場的磁感應強度B隨時間變化的規律應是下列選項中的()〖要點突破〗一、洛倫茲力的方向〖問題探究〗地磁場是地球的衛士，它能有效地防止宇宙射線射向地球。假設有一束帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來，那么它是如何起到保護地球的作用呢？〖要點歸納〗1．決定洛倫茲力方向的因素電荷的電性(正、負)、速度方向、磁感應強度的方向是決定洛倫茲力方向的三個因素。2．F、B、v三者方向間的關系電荷運動方向和磁場方向間沒有因果關系，兩者關系是不確定的。電荷運動方向和磁場方向確定洛倫茲力方向，F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所決定的平面。3．洛倫茲力不做功由于洛倫茲力方向始終與電荷運動的方向垂直，故洛倫茲力對運動電荷不做功，它只改變電荷速度的方向，不改變電荷速度的大小。〖例題1〗在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導線，導線與陰極射線管平行，則電子將()A．向上偏轉 B．向下偏轉C．向紙里偏轉 D．向紙外偏轉規律方法在應用左手定則時，首先要判斷運動的帶電粒子所帶的電性，若帶正電，四指所指的方向與粒子運動方向一致；若帶負電，四指所指的方向與粒子運動方向相反。二、洛倫茲力的大小〖問題探究〗如圖所示，直導線長l，電流為I，單位體積內的自由電荷數為n，截面積為S，每個電荷的電荷量均為q，定向運動速度為v，磁場的磁感應強度為B。(1)這段通電導線所受的安培力是多大？(2)此段導線的自由電荷個數是多少？(3)每個自由電荷受到的洛倫茲力又是多大？〖要點歸納〗1．對公式F＝qvB的理解(1)適用條件：運動電荷的速度方向與磁場方向垂直，相對磁場靜止的電荷不受洛倫茲力作用。(2)常見情況①當v⊥B時，F洛＝qvB，即運動方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力最大。②當v∥B時，F洛＝0，即運動方向與磁場方向平行時，不受洛倫茲力。③若v與B夾角為θ(θ≠90°)時，F洛＝qvBsinθ。2．洛倫茲力與安培力的區別和聯系區別聯系(1)洛倫茲力是指單個運動電荷所受到的磁場力，而安培力是指電流(即大量定向移動的電荷)所受到的磁場力；(2)洛倫茲力永不做功，而安培力可以做功(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現，洛倫茲力是安培力的微觀表現；(2)大小關系：F安＝NF洛；(3)方向關系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進行判斷〖例題2〗如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場中。質量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是()A．滑塊受到的摩擦力不變 B．滑塊到達地面時的動能與B的大小無關C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下 D．B很大時，滑塊可能靜止于斜面上規律方法與洛倫茲力相關的帶電體問題的分析思路正確進行受力分析，當帶電體的速率v變化時，洛倫茲力的大小F隨之改變，因此帶電體在運動過程中的受力情況是動態變化的。洛倫茲力F的變化影響帶電體所受的合力，合力變化又引起加速度變化，加速度變化又影響速度變化。(1)確定帶電體的運動狀態，注意運動情況和受力情況的結合。(2)靈活選擇不同的運動規律。①當帶電體在復合場中做勻速直線運動時，粒子受力必然平衡，由平衡條件列方程求解。②對于臨界問題，注意挖掘隱含條件。三、洛倫茲力與科技裝置原理圖規律速度選擇器若qv0B＝Eq，即v0＝eq\f(E,B)，粒子做勻速直線運動磁流體發電機等離子體射入，因受洛倫茲力，徑跡產生偏轉，使兩極板帶正、負電荷，兩極電壓為U時穩定，qeq\f(U,d)＝qv0B，U＝v0Bd電磁流量計eq\f(U,D)q＝qvB，所以v＝eq\f(U,DB)，所以Q＝vS＝eq\f(πDU,4B)〖例題3〗〖多選〗如圖所示為一“速度選擇器”的示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經小孔O進入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子,可在a、b間加上電壓,并沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場,使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運動,由O′射出,不計重力作用。可能達到上述目的的辦法是()A．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里B．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里C．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外D．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外規律方法速度選擇器、磁流體發電機、電磁流量計具有相同的特點，即在穩定狀態時，電荷所受的洛倫茲力與電場力均等大反向。〖隨堂演練〗1．下列有關洛倫茲力和安培力的描述，正確的是()A．通電直導線在勻強磁場中一定受到安培力的作用B．安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現C．帶電粒子在勻強磁場中運動，受到的洛倫茲力做正功D．通電直導線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行2．初速度為v0的電子，沿平行于通電長直導線的方向射出，直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則()A．電子將向右偏轉，速率不變 B．電子將向左偏轉，速率改變C．電子將向左偏轉，速率不變 D．電子將向右偏轉，速率改變3．帶電荷量為＋q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法正確的是()A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B．如果把＋q改為－q，且速度反向、大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直D．粒子在只受洛倫茲力作用下運動的動能、速度均不變4．如圖所示，兩個平行金屬板M、N間為一個正交的勻強電場和勻強磁場區域，電場方向由M板指向N板，磁場方向垂直紙面向里，OO′為距離兩極板相等且平行兩極板的直線。一質量為m、電荷量為＋q的帶電粒子，以速度v0從O點射入，沿OO′方向勻速通過此場區，不計帶電粒子的重力，則以下說法正確的是()A．電荷量為－q的粒子以v0從O點沿OO′方向射入時，不能勻速通過場區B．電荷量為2q的粒子以v0從O點沿OO′方向射入時，不能勻速通過場區C．保持電場強度和磁感應強度大小不變，方向均與原來相反，則粒子仍能勻速通過場區D．粒子以速度v0從右側的O′點沿O′O方向射入，粒子仍能勻速通過場區5．如圖所示，一質量為m、電荷量為q的帶正電絕緣物塊位于高度略大于物塊高度的水平寬敞絕緣隧道中，隧道足夠長，物塊上、下表面與隧道上、下表面的動摩擦因數均為μ，整個空間存在垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場。現給物塊水平向右的初速度v0，空氣阻力忽略不計，物塊電荷量不變，則物塊()A．一定做勻速直線運動 B．一定做減速運動C．可能先減速后勻速運動 D．可能加速運動

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖新知學習〗知識點一洛倫茲力的方向〖新知導入〗不加磁場時電子不受磁場的力的作用，加上磁場后電子受到磁場的力的作用向下偏轉。該力的方向由磁場方向和電子運動的方向共同決定。〖小試牛刀〗1．√×√√2．〖答案〗AB〖解析〗帶負電的粒子向右運動，掌心向紙外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項A正確；帶正電的粒子向下運動，掌心向紙里，四指所指的方向向下，大拇指的方向向左，選項B正確；帶正電粒子的運動方向與磁感線平行，此時不受洛倫茲力的作用，選項C錯誤；帶負電的粒子向右運動，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項D錯誤。知識點二洛倫茲力的大小〖新知導入〗同一粒子按上述三種不同的運動方向運動，所受的洛倫茲力大小不同。〖小試牛刀〗1．××√√2．〖答案〗BCD〖解析〗圖(1)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，A錯誤。圖(2)中v與B的夾角為30°，所以洛倫茲力大小為qvBsin30°，B正確。圖(3)中v∥B，所以洛倫茲力大小為零，C正確。圖(4)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，D正確。知識點三電子束的磁偏轉〖新知導入〗(1)偏轉磁場方向垂直紙面向外。(2)偏轉磁場方向垂直紙面向里。(3)偏轉磁場的磁感應強度先垂直紙面向里逐漸減小至零，再垂直紙面向外逐漸增大。〖小試牛刀〗1．√×√√2．〖答案〗B〖解析〗由題意知，要想得到以M為中點的亮線PQ，則電子束既要向上偏轉，又要向下偏轉，所以磁場的磁感應強度B隨時間t變化時，應有方向改變，故C、D錯誤；A項中磁感應強度大小一定，則電子束受到的洛倫茲力大小相同，偏轉量也相同，向同一方向偏轉的電子都打到同一點，不能得到連續的亮線，故A錯誤；利用排除法，可知B正確。〖要點突破〗一、洛倫茲力的方向〖問題探究〗由于地磁場的作用，使帶正電的宇宙射線粒子相對于預定地點向東偏轉。〖例題1〗〖答案〗B〖解析〗根據安培定則，直導線下方的磁場方向垂直于紙面向里，而電子運動方向由左向右，由左手定則知，電子受到向下的洛倫茲力，電子將向下偏轉，故選項B正確。二、洛倫茲力的大小〖問題探究〗(1)安培力F安＝BIl；(2)自由電荷個數N＝nSl；(3)每個自由電荷受到的洛倫茲力F洛＝eq\f(F安,N)。〖例題2〗〖答案〗C〖解析〗根據左手定則可知，滑塊受到的洛倫茲力垂直斜面向下，C正確。隨著滑塊速度的變化，洛倫茲力大小發生變化，滑塊對斜面的壓力大小發生變化，故滑塊受到的摩擦力大小發生變化，A錯誤。B越大，滑塊受到的洛倫茲力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，根據動能定理，滑塊到達地面時的動能就越小，B錯誤。由于開始時滑塊靜止，不受洛倫茲力,此時滑塊開始下滑,故B再大,滑塊也不可能靜止在斜面上，D錯誤。〖例題3〗〖答案〗AD〖解析〗要使電子沿直線OO′運動，則電子在豎直方向所受電場力和洛倫茲力平衡，若a板電勢高于b板，則電子所受電場力方向豎直向上，其所受洛倫茲力方向必向下，由左手定則可判定磁場方向垂直紙面向里，故A選項正確。同理可判斷D選項正確。〖隨堂演練〗1．〖答案〗B〖解析〗當電流方向與磁場方向平行時，通電直導線不受安培力，故A錯誤；導線中定向移動的電荷受到的洛倫茲力在宏觀上表現為導線受到的安培力，所以說安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現，B正確；洛倫茲力的方向與帶電粒子運動方向始終垂直，因此洛倫茲力對帶電粒子不做功，C錯誤；通電直導線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向垂直，D錯誤。2．〖答案〗A〖解析〗由安培定則可知直線電流右側磁場的方向垂直紙面向里，根據左手定則可知電子所受洛倫茲力方向向右，由于洛倫茲力不做功，電子速率不變，選項A正確。3．〖答案〗B〖解析〗洛倫茲力的大小不但與粒子速度大小有關，而且與粒子速度的方向有關。例如，當粒子速度與磁場垂直時，F＝qvB；當粒子速度與磁場平行時，F＝0。又由于洛倫茲力的方向永遠與粒子的速度方向垂直，速度方向不同時，洛倫茲力的方向也不同。所以A選項錯誤。因為＋q改為－q且速度反向時所形成的電流方向與原＋q運動形成的電流方向相同，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由F＝qvB知大小不變，所以B選項正確。因為粒子進入磁場時的速度方向可以與磁場方向成任意夾角，所以C選項錯誤。因為洛倫茲力總與速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，粒子動能不變，但洛倫茲力可改變粒子的運動方向，使粒子速度的方向不斷改變，所以D選項錯誤。4．〖答案〗C〖解析〗由題意知帶正電的粒子能從左向右勻速通過場區，則豎直向上的洛倫茲力與豎直向下的電場力平衡，有qE＝Bqv0，解得v0＝eq\f(E,B)，可知平衡條件與電荷量的多少無關，因此電荷量為－q和2q的粒子以v0入射，都能從左向右勻速通過場區，A、B錯誤；當電場方向與磁場方向都與原來相反時，粒子所受電場力和洛倫茲力的方向仍相反，所以粒子以v0從O點沿OO′方向射入時仍能勻速通過場區，C正確；若粒子以速率v0從右側的O′點沿O′O方向射入，粒子受到豎直向下的電場力與豎直向下的洛倫茲力，二力不能平衡，因此粒子不能勻速通過場區，D錯誤。5．〖答案〗C〖解析〗根據左手定則可知物塊受到的洛倫茲力方向向上，如果洛倫茲力等于重力，則物塊做勻速直線運動。如果洛倫茲力小于重力，物塊與隧道下表面間存在摩擦力，物塊做減速運動；如果洛倫茲力大于重力，物塊與隧道上表面間存在摩擦力，物塊也做減速運動，當減速到洛倫茲力等于重力時物塊做勻速運動，故選項C正確。1.2磁場對運動電荷的作用力〖學習目標〗1．知道通電導線受到的安培力是洛倫茲力的宏觀表現。2．會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對帶電粒子不做功。3．會推導洛倫茲力的公式F＝qvB，并掌握其適用條件。4．了解電視顯像管的工作原理。〖新知學習〗知識點一洛倫茲力的方向〖新知導入〗如圖所示，陰極射線管發出的高速電子流，電子由陰極向陽極運動(向右運動)過程中，不加磁場時電子的徑跡不變，為什么加了如圖所示的磁場后電子在運動過程中向下偏轉？〖知識梳理〗1．洛倫茲力的定義運動電荷在磁場中受到的力稱為洛倫茲力。2．洛倫茲力的方向(1)判斷方法：左手定則。(2)左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向eq\a\vs4\al(正)電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向，如圖所示。負電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。〖小試牛刀〗1．判斷正誤。(1)洛倫茲力一定與電荷運動方向垂直。()(2)正電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場方向相同，負電荷所受的洛倫茲力的方向與磁場方向相反。()(3)磁場對運動電荷的作用力方向與磁場方向有關。()(4)判斷電荷所受洛倫茲力的方向時應同時考慮電荷的電性。()2．〖多選〗一帶電粒子(重力不計，圖中已標明粒子所帶電荷的正負)進入磁場中，下列關于磁場方向、速度方向及帶電粒子所受的洛倫茲力方向的標示正確的是()知識點二洛倫茲力的大小〖新知導入〗處在同一勻強磁場中的某一帶電粒子，如果按下面三種運動方向運動，如圖所示，其所受洛倫茲力的大小是否相同？〖知識梳理〗1．電荷量為q的粒子以速度v運動時，如果速度方向與磁感應強度方向垂直，則F＝qvB。2．當電荷沿磁場方向運動(即v與B的夾角θ＝0或v∥B)時，F＝eq\a\vs4\al(0)。3．當電荷運動的方向與磁場的方向夾角為θ時，F＝qvBsin_θ。〖小試牛刀〗1．判斷正誤。(1)電荷運動的速度越大，它所受的洛倫茲力一定也越大。()(2)運動電荷在磁場中一定受洛倫茲力。()(3)運動電荷的速度方向可以與磁感應強度方向不垂直。()(4)同一電荷，以相同大小的速度進入磁場，速度方向不同時，洛倫茲力的大小也可能相同。()2．〖多選〗在如圖所示的各圖中，勻強磁場的磁感應強度大小均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q，則下列各圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小表達正確的是()A．圖(1)中洛倫茲力大小為qvBsin30° B．圖(2)中洛倫茲力大小為qvBsin30°C．圖(3)中洛倫茲力大小為0 D．圖(4)中洛倫茲力大小為qvB知識點三電子束的磁偏轉〖新知導入〗從圖中可以看出，沒有磁場時電子束打在熒光屏正中的O點。為使電子束偏轉，由安裝在管頸的偏轉線圈產生偏轉磁場。(1)要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點，偏轉磁場應該沿什么方向？(2)要使電子束打在B點，磁場應該沿什么方向？(3)要使電子束打在熒光屏上的位置由B點逐漸向A點移動，偏轉磁場應該怎樣變化？〖知識梳理〗1．顯像管的構造：電子槍、偏轉線圈和熒光屏。2．顯像管的原理(1)電子槍發射電子。(2)電子束在磁場中偏轉。(3)熒光屏被電子束撞擊發光。3．掃描：在偏轉區的水平方向和豎直方向都有偏轉磁場，其方向、強弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點不斷移動，這在顯示技術中叫作掃描。〖小試牛刀〗1．判斷正誤。(1)電子槍的作用是發射高速電子。()(2)偏轉線圈的作用是產生恒定磁場。()(3)顯像管中偏轉線圈中的電流恒定不變時，電子打在熒光屏上的光點是不動的。()(4)顯像管中的電子束受水平、豎直兩個方向的磁場作用。()2．電視顯像管發射電子，在加速電場中被加速后進入偏轉磁場，在偏轉磁場的作用下，電子束在熒光屏上掃描。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍，叫作一場，電視機中每秒要進行50場掃描，加上人眼的“視覺暫留效應”，所以我們感到整個熒光屏都在發光。不加磁場時電子束將通過O點而打在屏幕的中心M點。為了使屏幕上出現一條以M為中心的亮線PQ，偏轉磁場的磁感應強度B隨時間變化的規律應是下列選項中的()〖要點突破〗一、洛倫茲力的方向〖問題探究〗地磁場是地球的衛士，它能有效地防止宇宙射線射向地球。假設有一束帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來，那么它是如何起到保護地球的作用呢？〖要點歸納〗1．決定洛倫茲力方向的因素電荷的電性(正、負)、速度方向、磁感應強度的方向是決定洛倫茲力方向的三個因素。2．F、B、v三者方向間的關系電荷運動方向和磁場方向間沒有因果關系，兩者關系是不確定的。電荷運動方向和磁場方向確定洛倫茲力方向，F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所決定的平面。3．洛倫茲力不做功由于洛倫茲力方向始終與電荷運動的方向垂直，故洛倫茲力對運動電荷不做功，它只改變電荷速度的方向，不改變電荷速度的大小。〖例題1〗在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導線，導線與陰極射線管平行，則電子將()A．向上偏轉 B．向下偏轉C．向紙里偏轉 D．向紙外偏轉規律方法在應用左手定則時，首先要判斷運動的帶電粒子所帶的電性，若帶正電，四指所指的方向與粒子運動方向一致；若帶負電，四指所指的方向與粒子運動方向相反。二、洛倫茲力的大小〖問題探究〗如圖所示，直導線長l，電流為I，單位體積內的自由電荷數為n，截面積為S，每個電荷的電荷量均為q，定向運動速度為v，磁場的磁感應強度為B。(1)這段通電導線所受的安培力是多大？(2)此段導線的自由電荷個數是多少？(3)每個自由電荷受到的洛倫茲力又是多大？〖要點歸納〗1．對公式F＝qvB的理解(1)適用條件：運動電荷的速度方向與磁場方向垂直，相對磁場靜止的電荷不受洛倫茲力作用。(2)常見情況①當v⊥B時，F洛＝qvB，即運動方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力最大。②當v∥B時，F洛＝0，即運動方向與磁場方向平行時，不受洛倫茲力。③若v與B夾角為θ(θ≠90°)時，F洛＝qvBsinθ。2．洛倫茲力與安培力的區別和聯系區別聯系(1)洛倫茲力是指單個運動電荷所受到的磁場力，而安培力是指電流(即大量定向移動的電荷)所受到的磁場力；(2)洛倫茲力永不做功，而安培力可以做功(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現，洛倫茲力是安培力的微觀表現；(2)大小關系：F安＝NF洛；(3)方向關系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進行判斷〖例題2〗如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場中。質量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是()A．滑塊受到的摩擦力不變 B．滑塊到達地面時的動能與B的大小無關C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下 D．B很大時，滑塊可能靜止于斜面上規律方法與洛倫茲力相關的帶電體問題的分析思路正確進行受力分析，當帶電體的速率v變化時，洛倫茲力的大小F隨之改變，因此帶電體在運動過程中的受力情況是動態變化的。洛倫茲力F的變化影響帶電體所受的合力，合力變化又引起加速度變化，加速度變化又影響速度變化。(1)確定帶電體的運動狀態，注意運動情況和受力情況的結合。(2)靈活選擇不同的運動規律。①當帶電體在復合場中做勻速直線運動時，粒子受力必然平衡，由平衡條件列方程求解。②對于臨界問題，注意挖掘隱含條件。三、洛倫茲力與科技裝置原理圖規律速度選擇器若qv0B＝Eq，即v0＝eq\f(E,B)，粒子做勻速直線運動磁流體發電機等離子體射入，因受洛倫茲力，徑跡產生偏轉，使兩極板帶正、負電荷，兩極電壓為U時穩定，qeq\f(U,d)＝qv0B，U＝v0Bd電磁流量計eq\f(U,D)q＝qvB，所以v＝eq\f(U,DB)，所以Q＝vS＝eq\f(πDU,4B)〖例題3〗〖多選〗如圖所示為一“速度選擇器”的示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經小孔O進入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子,可在a、b間加上電壓,并沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場,使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運動,由O′射出,不計重力作用。可能達到上述目的的辦法是()A．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里B．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里C．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外D．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外規律方法速度選擇器、磁流體發電機、電磁流量計具有相同的特點，即在穩定狀態時，電荷所受的洛倫茲力與電場力均等大反向。〖隨堂演練〗1．下列有關洛倫茲力和安培力的描述，正確的是()A．通電直導線在勻強磁場中一定受到安培力的作用B．安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現C．帶電粒子在勻強磁場中運動，受到的洛倫茲力做正功D．通電直導線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行2．初速度為v0的電子，沿平行于通電長直導線的方向射出，直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則()A．電子將向右偏轉，速率不變 B．電子將向左偏轉，速率改變C．電子將向左偏轉，速率不變 D．電子將向右偏轉，速率改變3．帶電荷量為＋q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法正確的是()A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B．如果把＋q改為－q，且速度反向、大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直D．粒子在只受洛倫茲力作用下運動的動能、速度均不變4．如圖所示，兩個平行金屬板M、N間為一個正交的勻強電場和勻強磁場區域，電場方向由M板指向N板，磁場方向垂直紙面向里，OO′為距離兩極板相等且平行兩極板的直線。一質量為m、電荷量為＋q的帶電粒子，以速度v0從O點射入，沿OO′方向勻速通過此場區，不計帶電粒子的重力，則以下說法正確的是()A．電荷量為－q的粒子以v0從O點沿OO′方向射入時，不能勻速通過場區B．電荷量為2q的粒子以v0從O點沿OO′方向射入時，不能勻速通過場區C．保持電場強度和磁感應強度大小不變，方向均與原來相反，則粒子仍能勻速通過場區D．粒子以速度v0從右側的O′點沿O′O方向射入，粒子仍能勻速通過場區5．如圖所示，一質量為m、電荷量為q的帶正電絕緣物塊位于高度略大于物塊高度的水平寬敞絕緣隧道中，隧道足夠長，物塊上、下表面與隧道上、下表面的動摩擦因數均為μ，整個空間存在垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場。現給物塊水平向右的初速度v0，空氣阻力忽略不計，物塊電荷量不變，則物塊()A．一定做勻速直線運動 B．一定做減速運動C．可能先減速后勻速運動 D．可能加速運動

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖新知學習〗知識點一洛倫茲力的方向〖新知導入〗不加磁場時電子不受磁場的力的作用，加上磁場后電子受到磁場的力的作用向下偏轉。該力的方向由磁場方向和電子運動的方向共同決定。〖小試牛刀〗1．√×√√2．〖答案〗AB〖解析〗帶負電的粒子向右運動，掌心向紙外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項A正確；帶正電的粒子向下運動，掌心向紙里，四指所指的方向向下，大拇指的方向向左，選項B正確；帶正電粒子的運動方向與磁感線平行，此時不受洛倫茲力的作用，選項C錯誤；帶負電的粒子向右運動，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向向下，選項D錯誤。知識點二洛倫茲力的大小〖新知導入〗同一粒子按上述三種不同的運動方向運動，所受的洛倫茲力大小不同。〖小試牛刀〗1．××√√2．〖答案〗BCD〖解析〗圖(1)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，A錯誤。圖(2)中v與B的夾角為30°，所以洛倫茲力大小為qvBsin30°，B正確。圖(3)中v∥B，所以洛倫茲力大小為零，C正確。圖(4)中v⊥B，所以洛倫茲力大小為qvB，D正確。知識點三電子束的磁偏轉〖新知導入〗(1)偏轉磁場方向垂直紙面向外。(2)偏轉磁場方向垂直紙面向里。(3)偏轉磁場的磁感應強度先垂直紙面向里逐漸減小至零，再垂直紙面向外逐漸增大。〖小試牛刀〗1．√×√√2．〖答案〗B〖解析〗由題意知，要想得到以M為中點的亮線PQ，則電子束既要向上偏轉，又要向下偏轉，所以磁場的磁感應強度B隨時間t變化時，應有方向改變，故C、D錯誤；A項中磁感應強度大小一定，則電子束受到的洛倫茲力大小相同，偏轉量也相同，向同一方向偏轉的電子都打到同一點，不能得到連續的亮線，故A錯誤；利用排除法，可知B正確。〖要點突破〗一、洛倫茲力的方向〖問題探究〗由于地磁場的作用，使帶正電的宇宙射線粒子相對于預定地點向東偏轉。〖例題1〗〖答案〗B〖解析〗根據安培定則，直導線下方的磁場方向垂直于紙面向里，而電子運動方向由左向右，由左手定則知，電子受到向下的洛倫茲力，電子將向下偏轉，故選項B正確。二、洛倫茲力的大小〖問題探究〗(1)安培力F安＝BIl；(2)自由電荷個數N＝nS