高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力导学案，共4页。
一、洛伦兹力的方向
1．洛伦兹力：__________________在________中受到的力。
2．左手定则：伸开左手，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________垂直进入，并使________指向__________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。
说明：①对于负电荷，四指指向电荷运动的反方向。
②洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向所决定的平面。
F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，如图甲、乙所示。
③洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小。
洛伦兹力与安培力有哪些联系和区别？
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(1)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力。( )
(2)用左手定则判断洛伦兹力方向时“四指的指向”与电荷运动方向相同。( )
(3)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零。( )
例1 (多选)(2023·河南周口高二开学考试)下列图中关于各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子电性的判断正确的是( )
二、洛伦兹力的大小
如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B。设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q且定向移动的速率都是v。
(1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力多大？
(2)长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？每个自由电荷所受洛伦兹力多大？
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1．当v⊥B，F＝________，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。
2．当v∥B，F＝________，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
3．当v与B成θ角时，F＝____________。
例2 如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小F，并指出洛伦兹力的方向。
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三、电子束的磁偏转
1．电视显像管构造：主要由____________、________________和____________三部分组成。
2．原理：电子显像管应用了电子束__________的原理。
3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在____________，使得电子束打在荧光屏上的光点不断移动。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫作一场，电视机中的显像管每秒要进行________场扫描。
从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。
(1)如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
(2)如果要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
(3)如果要使电子束在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
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例3 (2023·广东清远高二统考期末)如图所示，电子枪射出的电子束进入示波管，在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线，则示波管中的电子束将( )
A．向下偏转 B．向上偏转
C．向纸外偏转 D．向纸里偏转
四、带电体在洛伦兹力作用下的运动
例4 如图所示，斜面上表面光滑绝缘，倾角为θ，斜面上方有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。现有一个质量为m、带电荷量为＋q的小球在斜面上被无初速度释放，假设斜面足够长，重力加速度为g，求小球从释放开始，下滑多远后离开斜面。
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针对训练 (多选)如图所示，空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为θ，一带电荷量为－q、质量为m的小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为μ，在小球以后的运动过程中，下列说法正确的是( )
A．小球的加速度一直在减小
B．小球的速度先增大后不变
C．小球下滑的最大加速度为am＝gsin θ
D．小球下滑的最大速度vm＝eq \f(mgsin θ,μqB)
1．带电体在匀强磁场中速度变化时洛伦兹力的大小往往随之变化，并进一步导致弹力、摩擦力的变化，带电体将在变力作用下做变加速运动。
2．利用牛顿运动定律和平衡条件分析各物理量的动态变化时要注意弹力为零的临界状态，此状态是摩擦力发生改变的转折点。