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第一章　第2節(jié)　磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
(分值：100分)
選擇題1～9題，每小題8分，共72分。
基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
題組一　洛倫茲力的理解及方向判斷
1.(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　)
運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，一定受到洛倫茲力的作用
運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能不為零
洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子的速度
洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功
2.下列有關(guān)洛倫茲力或安培力的方向正確的是(　　)
A B
C D
3.(2024·西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)期中)如圖所示，將一陰極射線管置于一通電螺線管的正上方且與線圈軸線處于同一水平面內(nèi)，則陰極射線將(　　)
垂直于紙面向里偏轉(zhuǎn)
垂直于紙面向外偏轉(zhuǎn)
平行于紙面向上偏轉(zhuǎn)
平行于紙面向下偏轉(zhuǎn)
4.(多選)(2024·全國(guó)百?gòu)?qiáng)校高二聯(lián)考)一根通電直導(dǎo)線水平放置，通過(guò)直導(dǎo)線的電流方向如圖所示，現(xiàn)有一電子從直導(dǎo)線下方以水平向右的初速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，不考慮電子的重力，關(guān)于接下來(lái)電子的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
電子將向上偏轉(zhuǎn)
電子將向下偏轉(zhuǎn)
電子運(yùn)動(dòng)的速率保持不變
電子運(yùn)動(dòng)的速率開(kāi)始變大
題組二　洛倫茲力的大小
5.兩個(gè)帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩粒子質(zhì)量之比為1∶4，電荷量之比為1∶2，則剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)兩帶電粒子所受洛倫茲力大小之比為(　　)
2∶1 1∶1
1∶2 1∶4
6.(多選)(2024·陜西漢中高二期中)如圖所示，紙面內(nèi)的△OPQ為等邊三角形(OP邊水平)，在O、P兩點(diǎn)放有垂直于紙面的直導(dǎo)線(圖中未畫出)，O點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，P點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里，每根導(dǎo)線在Q點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。若某時(shí)刻有一電子(電荷量為e)正好經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)，速度大小為v，方向垂直紙面向里，則該電子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)所受的洛倫茲力(　　)
方向水平向左 方向水平向右
大小為evB 大小為evB
題組三　電子束的磁偏轉(zhuǎn)
7.(2024·浙江溫州高二期中)陰極射線管及方向坐標(biāo)如圖所示。電子束從陰極射出，經(jīng)過(guò)狹縫掠射到熒光屏上，顯示出一條射線徑跡，以下情況判斷正確的是(　　)
在陰極射線管中加一個(gè)方向向上的電場(chǎng)，射線將向上偏轉(zhuǎn)
在陰極射線管中加一個(gè)方向向前的電場(chǎng)，射線將向上偏轉(zhuǎn)
在陰極射線管正下方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，射線將向上偏轉(zhuǎn)
在陰極射線管正后方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，射線將向上偏轉(zhuǎn)
8.顯像管的原理示意圖如圖所示，當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较颍绻闺娮邮蛟跓晒馄辽系奈恢糜蒔點(diǎn)逐漸移動(dòng)到Q點(diǎn)，下列磁場(chǎng)能夠使電子束發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是(　　)
A B
C D
綜合提升練
9.(多選)如圖所示，用絲線吊一個(gè)質(zhì)量為m的帶電(絕緣)小球處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，空氣阻力不計(jì)，若小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)向最低點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)，則兩次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)(　　)
小球的動(dòng)能相同
絲線所受的拉力相同
小球所受的洛倫茲力相同
小球的向心加速度相同
10.(12分)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m＝1.5×10－4 kg的小滑塊，帶有q＝5×10－4 C的電荷量，放置在傾角α＝37°的光滑絕緣斜面上，斜面固定且置于B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，小滑塊由靜止開(kāi)始沿斜面滑下，斜面足夠長(zhǎng)，小滑塊滑至某一位置時(shí)，將脫離斜面(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)。求：
(1)(4分)小滑塊帶何種電荷；
(2)(4分)小滑塊離開(kāi)斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大；
(3)(4分)該斜面長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)。
培優(yōu)加強(qiáng)練
11.(16分)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一足夠長(zhǎng)的絕緣細(xì)棒OO′在豎直面內(nèi)垂直磁場(chǎng)方向放置，細(xì)棒與水平面間的夾角為α，一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的圓環(huán)A套在OO′棒上，圓環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ(1)(8分)圓環(huán)A的最大加速度為多大？獲得最大加速度時(shí)的速度為多大？
(2)(8分)圓環(huán)A能夠達(dá)到的最大速度為多大？
第2節(jié)　磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
1.BD　[在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，若是電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相同或相反，則所受洛倫茲力為零，A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零，也可能是電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向共線，B正確；根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力方向始終和速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，不改變粒子動(dòng)能，但是改變其運(yùn)動(dòng)方向，C錯(cuò)誤，D正確。]
2.D　[根據(jù)左手定則可判斷，A中運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力，B中運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力向下，C中導(dǎo)線受安培力方向向下，D中導(dǎo)線受向下的安培力，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。]
3.B　[根據(jù)安培定則，螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)方向向下，電子從陰極向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的方向向右，因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，根據(jù)左手定則知，電子所受的洛倫茲力方向垂直紙面向外，則陰極射線管中的電子束將垂直紙面向外偏轉(zhuǎn)，故B正確。]
4.AC　[根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，由左手定則可知，導(dǎo)線下方向右運(yùn)動(dòng)的電子所受的洛倫茲力方向向上，則電子將向上偏轉(zhuǎn)，而洛倫茲力不做功，電子運(yùn)動(dòng)的速率不變，故A、C正確。]
5.C　[帶電粒子的速度方向與磁感線方向垂直時(shí)，洛倫茲力F＝qvB，在B、v相同時(shí)，F(xiàn)與電荷量q成正比，與質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以洛倫茲力大小之比為1∶2，C項(xiàng)正確。]
6.AC　[O點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，P點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里，由安培定則知，兩導(dǎo)線在Q點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向夾角為120°，如圖所示，
則Q點(diǎn)處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度B′＝B，則電子在Q點(diǎn)所受的洛倫茲力大小為F＝evB，根據(jù)左手定則知，電子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)所受的洛倫茲力方向水平向左，A、C正確，B、D錯(cuò)誤。]
7.C　[電子帶負(fù)電，受靜電力與電場(chǎng)線方向相反，如果加一個(gè)方向向上的電場(chǎng)，則電子受到的靜電力方向向下，射線向下偏轉(zhuǎn)；如果加一個(gè)方向向前的電場(chǎng)，電子受到的靜電力方向向后，射線不偏轉(zhuǎn)，故A、B錯(cuò)誤；在陰極射線管正下方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，由安培定則可知陰極射線管中是向前的磁場(chǎng)，根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力向上，因此會(huì)向上偏轉(zhuǎn)；在陰極射線管正后方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，由安培定則可知陰極射線管中是向下的磁場(chǎng)，根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力向前，射線向前偏轉(zhuǎn)，故C正確，D錯(cuò)誤。]
8.A　[要使電子束打在熒光屏上的位置由P點(diǎn)逐漸移動(dòng)到Q點(diǎn)，可知電子先向上偏轉(zhuǎn)后向下偏轉(zhuǎn)，P到O過(guò)程中洛倫茲力向上，O到Q過(guò)程中洛倫茲力向下，根據(jù)左手定則可知，能夠使電子束發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)是選項(xiàng)A，故A正確。]
9.AD　[帶電小球受到的洛倫茲力及絲線的拉力跟速度方向時(shí)刻垂直，對(duì)小球不做功，只改變速度方向，不改變速度大小，此過(guò)程只有重力做功，故兩次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度大小不變，動(dòng)能相同，選項(xiàng)A正確；小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)向最低點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)，兩次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度方向相反，由左手定則可知兩次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)洛倫茲力方向相反，故絲線所受拉力大小不同，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；由an＝可知向心加速度相同，選項(xiàng)D正確。]
10.(1)負(fù)電荷　(2)4.8 m/s　(3)1.92 m
解析　(1)小滑塊沿斜面下滑過(guò)程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛倫茲力F。若要小滑塊離開(kāi)斜面，洛倫茲力F的方向應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶負(fù)電荷。
(2)小滑塊沿斜面下滑時(shí)，垂直斜面方向的加速度為零，有qvB＋FN－mgcos α＝0
當(dāng)FN＝0時(shí)，小滑塊開(kāi)始脫離斜面，此時(shí)有
qvB＝mgcos α
得v＝＝4.8 m/s。
(3)下滑過(guò)程中，只有重力做功，由動(dòng)能定理得
mgssin α＝mv2
斜面的長(zhǎng)度至少應(yīng)為s＝＝1.92 m。
11.(1)gsin α　　(2)
解析　(1)由于μFf1＝μFN1
根據(jù)牛頓第二定律，沿棒的方向有
mgsin α－Ff1＝ma
垂直棒的方向有FN1＋qv1B－mgcos α＝0
所以當(dāng)FN1＝0，即Ff1＝0時(shí)
a有最大值am，且am＝gsin α，此時(shí)qv1B＝mgcos α
解得v1＝。
(2)設(shè)當(dāng)環(huán)A的速度達(dá)到最大值vm時(shí)，環(huán)A受棒的彈力大小為FN2，方向垂直于棒向下，
摩擦力大小為Ff2＝μFN2，此時(shí)應(yīng)有a＝0
即mgsin α＝Ff2
FN2＋mgcos α＝qvmB
解得vm＝。第2節(jié)　磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.知道什么是洛倫茲力，會(huì)用左手定則判斷洛倫茲力的方向。2.掌握洛倫茲力公式的推導(dǎo)過(guò)程，會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小。3.知道電視顯像管的基本構(gòu)造及工作的基本原理。
知識(shí)點(diǎn)一　洛倫茲力的方向
如圖所示，陰極射線管發(fā)出的高速電子流，電子由陰極向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不加磁場(chǎng)時(shí)電子的徑跡是直線，為什么加了如圖所示的磁場(chǎng)后電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中向下偏轉(zhuǎn)？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.洛倫茲力
(1)定義：______________在磁場(chǎng)中受到的力。
(2)與安培力的關(guān)系：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力，實(shí)際是______________的宏觀表現(xiàn)。
2.洛倫茲力的方向
左手定則判定：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓________從掌心垂直進(jìn)入，并使__________指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)________所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的____________在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向____________。
3.洛倫茲力的方向總是與電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向所決定的平面。
4.洛倫茲力始終與速度方向垂直，故洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，即洛倫茲力永不做功。
例1 (2023·海南卷，2)如圖所示，帶正電的小球豎直向下射入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)和受力說(shuō)法正確的是(　　)
A.小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛侖茲力水平向右
B.小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度不變
C.小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度保持不變
D.小球受到的洛侖茲力對(duì)小球做正功
聽(tīng)課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓(xùn)練1 試判斷下列圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向，其中垂直紙面向里的是(　　)
知識(shí)點(diǎn)二　洛倫茲力的大小
如圖所示，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)磁場(chǎng)中有一段通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q且定向運(yùn)動(dòng)的速率都是v。
(1)圖中一段長(zhǎng)度為vt的導(dǎo)線中的粒子數(shù)是多少？導(dǎo)線中的電流為多大？
(2)圖中一段長(zhǎng)度為vt的導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力多大？
(3)每個(gè)自由電荷所受洛倫茲力大小？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.洛倫茲力的大小
(1)當(dāng)v與B成θ角時(shí)：F＝　。
(2)當(dāng)v⊥B時(shí)：F＝　。
(3)當(dāng)v∥B時(shí)：F＝　。
2.洛倫茲力的特點(diǎn)
(1)運(yùn)動(dòng)的電荷才有可能受到洛倫茲力，靜止的電荷在磁場(chǎng)中不受洛倫茲力。
(2)洛倫茲力的大小和方向都與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。
3.安培力與洛倫茲力的比較
項(xiàng)目 安培力 洛倫茲力
作用對(duì)象 通電導(dǎo)體 運(yùn)動(dòng)電荷
力的大小 F安＝IlB(I⊥B) F安＝0(I∥B) F洛＝qvB(v⊥B) F洛＝0(v∥B)
力的方向 左手定則(F安垂直于I與B所決定的平面) 左手定則(F洛垂直于v與B所決定的平面，且需區(qū)分正、負(fù)電荷)
作用效果 可以改變導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)導(dǎo)體棒做功，實(shí)現(xiàn)電能和其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化 只改變速度的方向，不改變速度的大小；洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功
聯(lián)系 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)
4.洛倫茲力與靜電力的比較
項(xiàng)目 洛倫茲力 靜電力
產(chǎn)生條件 v≠0且v不與B平行 電場(chǎng)中的電荷一定受到靜電力作用(無(wú)論運(yùn)動(dòng)與否)
大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE
力方向與場(chǎng)方向的關(guān)系 一定是F⊥B，F(xiàn)⊥v，即F垂直于B和v決定的平面 正電荷受力與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷受力與電場(chǎng)方向相反
做功情況 對(duì)電荷不做功 可能做正功、負(fù)功，也可能不做功
作用效果 只改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向，不改變速度的大小 既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向
【思考】
磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示。
(1)帶正電粒子在a、b兩處受到的洛倫茲力方向是否一定相同？
(2)帶電粒子在a處受到的洛倫茲力是否比在b處小？
(3)若圖中為電場(chǎng)線，帶正電粒子在a、b兩處受到的靜電力方向是否一定相同？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2 (2024·福建三明高二月考)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子(電性已在圖中標(biāo)出)的速率為v，帶電荷量為q，則關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力的大小和方向說(shuō)法正確的是(　　)
A.圖甲F洛＝qvB，方向與v垂直斜向下
B.圖乙F洛＝qvB，方向與v垂直斜向上
C.圖丙F洛＝qvB，方向垂直紙面向里
D.圖丁F洛＝qvB，方向垂直紙面向里
聽(tīng)課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 如圖所示，來(lái)自太陽(yáng)和其他星體的宇宙射線含有大量高能帶電粒子，幸好由于地磁場(chǎng)的存在而改變了這些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使很多帶電粒子不能到達(dá)地面，避免了其對(duì)地面上生命的危害。已知北京上空某處由南指向北的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.2×10－4 T，如果有一速率v＝5.0×105 m/s、電荷量q＝1.6×10－19 C的質(zhì)子豎直向下運(yùn)動(dòng)穿過(guò)此處的地磁場(chǎng)。
(1)此時(shí)該質(zhì)子受到的洛倫茲力是多大？向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？
(2)在地球兩極處地磁場(chǎng)方向可近似認(rèn)為垂直于地面，在赤道處地磁場(chǎng)方向可近似認(rèn)為由地理南極指向地理北極。那么，地球兩極處和赤道處相比，哪個(gè)區(qū)域地磁場(chǎng)對(duì)高能帶電粒子的阻擋效果更好？為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓(xùn)練2 如圖所示，一個(gè)帶電荷量為＋q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，重力加速度為g，為了使它對(duì)水平絕緣面正好無(wú)壓力，應(yīng)該(　　)
A.使B的數(shù)值增大
B.使磁場(chǎng)以速率v＝向上移動(dòng)
C.使磁場(chǎng)以速率v＝向右移動(dòng)
D.使磁場(chǎng)以速率v＝向左移動(dòng)
知識(shí)點(diǎn)三　電子束的磁偏轉(zhuǎn)
如圖所示為顯像管原理圖，沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。為使電子束偏轉(zhuǎn)，由安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
顯像管原理示意圖(俯視圖)
(1)要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？
(2)要使電子束打在B點(diǎn)，磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？
(3)要使電子束打在熒光屏上的位置由B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.顯像管的構(gòu)造：如圖所示，主要由電子槍、____________和熒光屏組成。
顯像管原理示意圖
2.原理
(1)電子槍________________。
(2)電子束在磁場(chǎng)中________。
(3)熒光屏被電子束撞擊________。
3.掃描：在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在____________，使得電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)從上向下、從左向右不斷移動(dòng)。
例4 (多選)(教材P10思考與討論改編)如圖甲所示是電視機(jī)顯像管原理示意圖(俯視圖)，沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電子束打在熒光屏正中央的O點(diǎn)。為了使電子束偏轉(zhuǎn)，由安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，可實(shí)現(xiàn)電子束打在熒光屏上的AOB區(qū)域，規(guī)定垂直平面向里時(shí)磁場(chǎng)方向?yàn)檎铝姓f(shuō)法正確的是(　　)
A.電子束打在A點(diǎn)時(shí)，洛倫茲力對(duì)電子做正功
B.t＝時(shí)，電子束打在OA區(qū)域
C.t＝時(shí)，電子束打在OA區(qū)域
D.0～T內(nèi)，電子束在熒光屏上的位置由A向B點(diǎn)移動(dòng)
聽(tīng)課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
隨堂對(duì)點(diǎn)自測(cè)
1.(洛倫茲力的方向)(多選)一束混合粒子流從一發(fā)射源射出后，進(jìn)入如圖所示的磁場(chǎng)，分離為1、2、3三束粒子流，則下列選項(xiàng)正確的是(　　)
A.1帶正電 B.1帶負(fù)電
C.2不帶電 D.3帶負(fù)電
2.(洛倫茲力的大小)帶電油滴以水平速度v0垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若油滴質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.油滴必帶正電荷，電荷量為
B.油滴必帶負(fù)電荷，比荷＝
C.油滴必帶正電荷，電荷量為
D.油滴帶什么電荷都可以，只要滿足q＝
3.(電子束的磁偏轉(zhuǎn))如圖為說(shuō)明電視機(jī)顯像管偏轉(zhuǎn)線圈作用的示意圖。當(dāng)線圈中通過(guò)圖示方向的電流時(shí)，一束沿中心軸線O自紙內(nèi)射向紙外的電子流將(　　)
A.向左偏轉(zhuǎn) B.向右偏轉(zhuǎn)
C.向上偏轉(zhuǎn) D.向下偏轉(zhuǎn)
第2節(jié)　磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
知識(shí)點(diǎn)一
導(dǎo)學(xué)　提示　不加磁場(chǎng)時(shí)電子不受磁場(chǎng)力的作用，加上磁場(chǎng)后電子受到磁場(chǎng)力的作用向下偏轉(zhuǎn)。該力的方向由磁場(chǎng)方向和電子運(yùn)動(dòng)的方向共同決定。
知識(shí)梳理
1.(1)運(yùn)動(dòng)電荷　(2)洛倫茲力
2.磁感線　四指　拇指　正電荷　相反
例1 A　[小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向豎直向下，由左手定則可知，小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛倫茲力方向水平向右，A正確；小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受重力和洛倫茲力的作用，且合力不為零，所以小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度變化，B錯(cuò)誤；小球受到的重力不變，洛倫茲力時(shí)刻變化，則合力時(shí)刻變化，加速度時(shí)刻變化，C錯(cuò)誤；洛倫茲力永不做功，D錯(cuò)誤。]
訓(xùn)練1 D　[根據(jù)左手定則可以判斷，選項(xiàng)A中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向向下；選項(xiàng)B中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向向上；選項(xiàng)C中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向垂直紙面向外；選項(xiàng)D中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向垂直紙面向里，D正確。]
知識(shí)點(diǎn)二
導(dǎo)學(xué)　提示　(1)這段長(zhǎng)度為vt的導(dǎo)線內(nèi)含有的粒子數(shù)為
N＝nSvt
在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)橫截面的電荷量Q＝nSvtq
由電流的定義知I＝＝＝nSvq。
(2)安培力F安＝IlB＝nqv2StB。
(3)整段導(dǎo)線所受的安培力F安，可看成是作用在每個(gè)自由電荷上的洛倫茲力F洛的合力，即F安＝NF洛，則每個(gè)自由電荷所受洛倫茲力的大小為F洛＝qvB。
知識(shí)梳理
1.(1)qvBsin θ　(2)qvB　(3)0
[思考] 提示 　(1)帶正電粒子在a、b兩處的運(yùn)動(dòng)方向未知，受到的洛倫茲力方向不一定相同。
(2)帶電粒子在a、b兩處的速度大小、方向不確定，無(wú)法得到洛倫茲力的大小關(guān)系。
(3)a、b兩處的電場(chǎng)方向相同，受到的靜電力的方向相同。
例2 B　[圖甲中根據(jù)左手定則可知洛倫茲力方向應(yīng)該垂直運(yùn)動(dòng)方向斜向上，大小為F洛＝qvB，故A錯(cuò)誤；圖乙中為負(fù)電荷，根據(jù)左手定則可知其受力方向垂直于運(yùn)動(dòng)方向向左上方，大小為F洛＝qvB，故B正確；圖丙中速度方向與磁場(chǎng)方向平行，不受洛倫茲力，故C錯(cuò)誤；圖丁中將速度分解為水平和豎直方向，則豎直分速度受洛倫茲力，大小為F洛＝Bqvcos 60°＝Bqv，方向垂直于紙面向里，故D錯(cuò)誤。]
例3 見(jiàn)解析
解析　(1)已知質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向與地磁場(chǎng)方向垂直，根據(jù)洛倫茲力計(jì)算公式，得
F＝qvB＝1.6×10－19×5.0×105×1.2×10－4 N＝9.6×10－18 N。
根據(jù)左手定則可知，質(zhì)子受到的洛倫茲力由西向東，因此質(zhì)子向東偏轉(zhuǎn)。
(2)由于地球兩極處地磁場(chǎng)可近似認(rèn)為垂直于地面，因此豎直向下的帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與兩極處的磁場(chǎng)方向平行，在南北兩極不受洛倫茲力，地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線的阻擋效果較弱。而在赤道附近，地磁場(chǎng)的方向由地理南極指向地理北極，帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)的方向垂直，帶電粒子受到了洛倫茲力的作用，所以對(duì)宇宙射線的阻擋效果強(qiáng)。
訓(xùn)練2 D　[為使小帶電體對(duì)絕緣面無(wú)壓力，則應(yīng)使它受到的洛倫茲力剛好與重力平衡，磁場(chǎng)不動(dòng)而只增大B，小帶電體在磁場(chǎng)里不受洛倫茲力，故A錯(cuò)誤；磁場(chǎng)向上移動(dòng)相當(dāng)于小帶電體向下運(yùn)動(dòng)，受洛倫茲力向右，不能平衡重力，故B錯(cuò)誤；磁場(chǎng)以速率v向右移動(dòng)，等同于小帶電體以速率v向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)洛倫茲力向下，也不能平衡重力，故C錯(cuò)誤；磁場(chǎng)以速率v向左移動(dòng)，等同于小帶電體以速率v向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)洛倫茲力向上，由平衡條件可知，當(dāng)qvB＝mg時(shí)，帶電體對(duì)水平絕緣面無(wú)壓力，此時(shí)v＝，故D正確。]
知識(shí)點(diǎn)三
導(dǎo)學(xué)　提示　(1)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。
(2)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。
(3)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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。
知識(shí)梳理
1.偏轉(zhuǎn)線圈　2.(1)發(fā)射高速電子　(2)偏轉(zhuǎn)　(3)發(fā)光
3.不斷變化
例4 BD　[電子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)區(qū)域，洛倫茲力始終與電子速度方向垂直，洛倫茲力不做功，A錯(cuò)誤；t＝時(shí)，B為負(fù)，方向垂直紙面向外，由左手定則知，電子束向上偏轉(zhuǎn)，打在OA區(qū)域，同理，t＝時(shí)，B為正，方向垂直紙面向里，由左手定則知，電子束向下偏轉(zhuǎn)，打在OB區(qū)域，B正確，C錯(cuò)誤；由B、C項(xiàng)分析，0～T內(nèi)，電子打在熒光屏上的位置由OA區(qū)域變到OB區(qū)域，因此電子束在熒光屏上的位置由A向B點(diǎn)移動(dòng)，D正確。]
隨堂對(duì)點(diǎn)自測(cè)
1.ACD　[根據(jù)左手定則，帶正電的粒子向左偏，即粒子1帶正電；不偏轉(zhuǎn)說(shuō)明不帶電，即粒子2不帶電；帶負(fù)電的粒子向右偏，即粒子3帶負(fù)電。故A、C、D正確。]
2.C　[油滴水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，其所受洛倫茲力必向上與重力平衡，故帶正電，由qv0B＝mg得q＝，C正確。]
3.B　[由題圖知該線圈可等效為兩個(gè)通電螺線管，由安培定則可判斷，線圈下端為N極，因此O點(diǎn)磁場(chǎng)方向向上，然后由左手定則可判斷電子流向右偏，故B正確。](共51張PPT)
第2節(jié)　磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
第一章　安培力與洛倫茲力
1.知道什么是洛倫茲力，會(huì)用左手定則判斷洛倫茲力的方向。
2.掌握洛倫茲力公式的推導(dǎo)過(guò)程，會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小。
3.知道電視顯像管的基本構(gòu)造及工作的基本原理。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
目 錄
CONTENTS
知識(shí)點(diǎn)
01
隨堂對(duì)點(diǎn)自測(cè)
02
課后鞏固訓(xùn)練
03
知識(shí)點(diǎn)
1
知識(shí)點(diǎn)二　洛倫茲力的大小
知識(shí)點(diǎn)一　洛倫茲力的方向
知識(shí)點(diǎn)三　電子束的磁偏轉(zhuǎn)
知識(shí)點(diǎn)一　洛倫茲力的方向
如圖所示，陰極射線管發(fā)出的高速電子流，電子由陰極向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不加磁場(chǎng)時(shí)電子的徑跡是直線，為什么加了如圖所示的磁場(chǎng)后電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中向下偏轉(zhuǎn)？
提示　不加磁場(chǎng)時(shí)電子不受磁場(chǎng)力的作用，加上磁場(chǎng)后電子受到磁場(chǎng)力的作用向下偏轉(zhuǎn)。該力的方向由磁場(chǎng)方向和電子運(yùn)動(dòng)的方向共同決定。
1.洛倫茲力
(1)定義：_________在磁場(chǎng)中受到的力。
(2)與安培力的關(guān)系：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力，實(shí)際是_________的宏觀表現(xiàn)。
2.洛倫茲力的方向
左手定則判定：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓_______從掌心垂直進(jìn)入，并使_____指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)_______所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的_______在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向______。
運(yùn)動(dòng)電荷
洛倫茲力
磁感線
四指
拇指
正電荷
相反
3.洛倫茲力的方向總是與電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向所決定的平面。
4.洛倫茲力始終與速度方向垂直，故洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，即洛倫茲力永不做功。
A
例1 (2023·海南卷，2)如圖所示，帶正電的小球豎直向下射入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)和受力說(shuō)法正確的是(　　)
A.小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛侖茲力水平向右
B.小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度不變
C.小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度保持不變
D.小球受到的洛侖茲力對(duì)小球做正功
解析　小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向豎直向下，由左手定則可知，小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛倫茲力方向水平向右，A正確；小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受重力和洛倫茲力的作用，且合力不為零，所以小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度變化，B錯(cuò)誤；小球受到的重力不變，洛倫茲力時(shí)刻變化，則合力時(shí)刻變化，加速度時(shí)刻變化，C錯(cuò)誤；洛倫茲力永不做功，D錯(cuò)誤。
訓(xùn)練1 試判斷下列圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向，其中垂直紙面向里的是(　　)
D
解析　根據(jù)左手定則可以判斷，選項(xiàng)A中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向向下；選項(xiàng)B中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向向上；選項(xiàng)C中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向垂直紙面向外；選項(xiàng)D中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向垂直紙面向里，D正確。
知識(shí)點(diǎn)二　洛倫茲力的大小
如圖所示，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)磁場(chǎng)中有一段通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q且定向運(yùn)動(dòng)的速率都是v。
(1)圖中一段長(zhǎng)度為vt的導(dǎo)線中的粒子數(shù)是多少？導(dǎo)線中的電流為多大？
(2)圖中一段長(zhǎng)度為vt的導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力多大？
(3)每個(gè)自由電荷所受洛倫茲力大小？
提示　(1)這段長(zhǎng)度為vt的導(dǎo)線內(nèi)含有的粒子數(shù)為N＝nSvt
在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)橫截面的電荷量Q＝nSvtq
(2)安培力F安＝IlB＝nqv2StB。
(3)整段導(dǎo)線所受的安培力F安，可看成是作用在每個(gè)自由電荷上的洛倫茲力F洛的合力，即F安＝NF洛，則每個(gè)自由電荷所受洛倫茲力的大小為F洛＝qvB。
1.洛倫茲力的大小
(1)當(dāng)v與B成θ角時(shí)：F＝___________。
(2)當(dāng)v⊥B時(shí)：F＝________。
(3)當(dāng)v∥B時(shí)：F＝___。
2.洛倫茲力的特點(diǎn)
(1)運(yùn)動(dòng)的電荷才有可能受到洛倫茲力，靜止的電荷在磁場(chǎng)中不受洛倫茲力。
(2)洛倫茲力的大小和方向都與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。
qvBsin θ
qvB
0
3.安培力與洛倫茲力的比較
項(xiàng)目 安培力 洛倫茲力
作用對(duì)象 通電導(dǎo)體 運(yùn)動(dòng)電荷
力的大小 F安＝IlB(I⊥B) F安＝0(I∥B) F洛＝qvB(v⊥B)
F洛＝0(v∥B)
力的方向 左手定則(F安垂直于I與B所決定的平面) 左手定則(F洛垂直于v與B所決定的平面，且需區(qū)分正、負(fù)電荷)
作用效果 可以改變導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)導(dǎo)體棒做功，實(shí)現(xiàn)電能和其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化 只改變速度的方向，不改變速度的大小；洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功
聯(lián)系 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)
4.洛倫茲力與靜電力的比較
項(xiàng)目 洛倫茲力 靜電力
產(chǎn)生條件 v≠0且v不與B平行 電場(chǎng)中的電荷一定受到靜電力作用(無(wú)論運(yùn)動(dòng)與否)
大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE
力方向與場(chǎng)方向的關(guān)系 一定是F⊥B，F(xiàn)⊥v，即F垂直于B和v決定的平面 正電荷受力與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷受力與電場(chǎng)方向相反
做功情況 對(duì)電荷不做功 可能做正功、負(fù)功，也可能不做功
作用效果 只改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向，不改變速度的大小 既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向
【思考】
磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示。
(1)帶正電粒子在a、b兩處受到的洛倫茲力方向是否一定相同？
(2)帶電粒子在a處受到的洛倫茲力是否比在b處小？
(3)若圖中為電場(chǎng)線，帶正電粒子在a、b兩處受到的靜電力方向是否一定相同？
提示 　(1)帶正電粒子在a、b兩處的運(yùn)動(dòng)方向未知，受到的洛倫茲力方向不一定相同。
(2)帶電粒子在a、b兩處的速度大小、方向不確定，無(wú)法得到洛倫茲力的大小關(guān)系。
(3)a、b兩處的電場(chǎng)方向相同，受到的靜電力的方向相同。
B
例2 (2024·福建三明高二月考)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子(電性已在圖中標(biāo)出)的速率為v，帶電荷量為q，則關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力的大小和方向說(shuō)法正確的是(　　)
A.圖甲F洛＝qvB，方向與v垂直斜向下 B.圖乙F洛＝qvB，方向與v垂直斜向上
C.圖丙F洛＝qvB，方向垂直紙面向里 D.圖丁F洛＝qvB，方向垂直紙面向里
例3 如圖所示，來(lái)自太陽(yáng)和其他星體的宇宙射線含有大量高能帶電粒子，幸好由于地磁場(chǎng)的存在而改變了這些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使很多帶電粒子不能到達(dá)地面，避免了其對(duì)地面上生命的危害。已知北京上空某處由南指向北的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.2×10－4 T，如果有一速率v＝5.0×105 m/s、電荷量q＝1.6×10－19 C的質(zhì)子豎直向下運(yùn)動(dòng)穿過(guò)此處的地磁場(chǎng)。
(1)此時(shí)該質(zhì)子受到的洛倫茲力是多大？向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？
(2)在地球兩極處地磁場(chǎng)方向可近似認(rèn)為垂直于地面，在赤道處地磁場(chǎng)方向可近似認(rèn)為由地理南極指向地理北極。那么，地球兩極處和赤道處相比，哪個(gè)區(qū)域地磁場(chǎng)對(duì)高能帶電粒子的阻擋效果更好？為什么？
解析　(1)已知質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向與地磁場(chǎng)方向垂直，根據(jù)洛倫茲力計(jì)算公式，得
F＝qvB＝1.6×10－19×5.0×105×1.2×10－4 N
＝9.6×10－18 N。
根據(jù)左手定則可知，質(zhì)子受到的洛倫茲力由西向東，因此質(zhì)子向東偏轉(zhuǎn)。
(2)由于地球兩極處地磁場(chǎng)可近似認(rèn)為垂直于地面，因此豎直向下的帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與兩極處的磁場(chǎng)方向平行，在南北兩極不受
洛倫茲力，地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線的阻擋效果較弱。
而在赤道附近，地磁場(chǎng)的方向由地理南極指向地
理北極，帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)的方向垂直，
帶電粒子受到了洛倫茲力的作用，所以對(duì)宇宙射
線的阻擋效果強(qiáng)。
答案　見(jiàn)解析
訓(xùn)練2 如圖所示，一個(gè)帶電荷量為＋q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，重力加速度為g，為了使它對(duì)水平絕緣面正好無(wú)壓力，應(yīng)該(　　)
D
知識(shí)點(diǎn)三　電子束的磁偏轉(zhuǎn)
如圖所示為顯像管原理圖，沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。為使電子束偏轉(zhuǎn)，由安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
顯像管原理示意圖(俯視圖)
(1)要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？
(2)要使電子束打在B點(diǎn)，磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？
(3)要使電子束打在熒光屏上的位置由B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？
提示　(1)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。
(2)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。
(3)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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。
顯像管原理示意圖(俯視圖)
1.顯像管的構(gòu)造：如圖所示，主要由電子槍、_________和熒光屏組成。
顯像管原理示意圖
偏轉(zhuǎn)線圈
2.原理
(1)電子槍_______________。
(2)電子束在磁場(chǎng)中________。
(3)熒光屏被電子束撞擊_________。
3.掃描：在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在___________，使得電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)從上向下、從左向右不斷移動(dòng)。
發(fā)射高速電子
偏轉(zhuǎn)
發(fā)光
不斷變化
BD
例4 (多選)(教材P10思考與討論改編)如圖甲所示是電視機(jī)顯像管原理示意圖(俯視圖)，沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電子束打在熒光屏正中央的O點(diǎn)。為了使電子束偏轉(zhuǎn)，由安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，可實(shí)現(xiàn)電子束打在熒光屏上的AOB區(qū)域，規(guī)定垂直平面向里時(shí)磁場(chǎng)方向?yàn)檎铝姓f(shuō)法正確的是(　　)
隨堂對(duì)點(diǎn)自測(cè)
2
ACD
1.(洛倫茲力的方向)(多選)一束混合粒子流從一發(fā)射源射出后，進(jìn)入如圖所示的磁場(chǎng)，分離為1、2、3三束粒子流，則下列選項(xiàng)正確的是(　 　)
A.1帶正電 B.1帶負(fù)電
C.2不帶電 D.3帶負(fù)電
解析　根據(jù)左手定則，帶正電的粒子向左偏，即粒子1帶正電；不偏轉(zhuǎn)說(shuō)明不帶電，即粒子2不帶電；帶負(fù)電的粒子向右偏，即粒子3帶負(fù)電。故A、C、D正確。
C
2.(洛倫茲力的大小)帶電油滴以水平速度v0垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若油滴質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
B
3.(電子束的磁偏轉(zhuǎn))如圖為說(shuō)明電視機(jī)顯像管偏轉(zhuǎn)線圈作用的示意圖。當(dāng)線圈中通過(guò)圖示方向的電流時(shí)，一束沿中心軸線O自紙內(nèi)射向紙外的電子流將(　　)
A.向左偏轉(zhuǎn) B.向右偏轉(zhuǎn)
C.向上偏轉(zhuǎn) D.向下偏轉(zhuǎn)
解析　由題圖知該線圈可等效為兩個(gè)通電螺線管，由安培定則可判斷，線圈下端為N極，因此O點(diǎn)磁場(chǎng)方向向上，然后由左手定則可判斷電子流向右偏，故B正確。
課后鞏固訓(xùn)練
3
BD
題組一　洛倫茲力的理解及方向判斷
1.(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，一定受到洛倫茲力的作用
B.運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能不為零
C.洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子的速度
D.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功
解析　在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，若是電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相同或相反，則所受洛倫茲力為零，A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零，也可能是電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向共線，B正確；根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力方向始終和速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，不改變粒子動(dòng)能，但是改變其運(yùn)動(dòng)方向，C錯(cuò)誤，D正確。
基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
D
2.下列有關(guān)洛倫茲力或安培力的方向正確的是(　　)
解析　根據(jù)左手定則可判斷，A中運(yùn)動(dòng)電荷不受洛倫茲力，B中運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力向下，C中導(dǎo)線受安培力方向向下，D中導(dǎo)線受向下的安培力，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。
B
3.(2024·西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)期中)如圖所示，將一陰極射線管置于一通電螺線管的正上方且與線圈軸線處于同一水平面內(nèi)，則陰極射線將(　　)
A.垂直于紙面向里偏轉(zhuǎn)
B.垂直于紙面向外偏轉(zhuǎn)
C.平行于紙面向上偏轉(zhuǎn)
D.平行于紙面向下偏轉(zhuǎn)
解析　根據(jù)安培定則，螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)方向向下，電子從陰極向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的方向向右，因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，根據(jù)左手定則知，電子所受的洛倫茲力方向垂直紙面向外，則陰極射線管中的電子束將垂直紙面向外偏轉(zhuǎn)，故B正確。
AC
4.(多選)(2024·全國(guó)百?gòu)?qiáng)校高二聯(lián)考)一根通電直導(dǎo)線水平放置，通過(guò)直導(dǎo)線的電流方向如圖所示，現(xiàn)有一電子從直導(dǎo)線下方以水平向右的初速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，不考慮電子的重力，關(guān)于接下來(lái)電子的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.電子將向上偏轉(zhuǎn) B.電子將向下偏轉(zhuǎn)
C.電子運(yùn)動(dòng)的速率保持不變 D.電子運(yùn)動(dòng)的速率開(kāi)始變大
解析　根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，由左手定則可知，導(dǎo)線下方向右運(yùn)動(dòng)的電子所受的洛倫茲力方向向上，則電子將向上偏轉(zhuǎn)，而洛倫茲力不做功，電子運(yùn)動(dòng)的速率不變，故A、C正確。
C
題組二　洛倫茲力的大小
5.兩個(gè)帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩粒子質(zhì)量之比為1∶4，電荷量之比為1∶2，則剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)兩帶電粒子所受洛倫茲力大小之比為(　　)
A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4
解析　帶電粒子的速度方向與磁感線方向垂直時(shí)，洛倫茲力F＝qvB，在B、v相同時(shí)，F(xiàn)與電荷量q成正比，與質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以洛倫茲力大小之比為1∶2，C項(xiàng)正確。
AC
6.(多選)(2024·陜西漢中高二期中)如圖所示，紙面內(nèi)的△OPQ為等邊三角形(OP邊水平)，在O、P兩點(diǎn)放有垂直于紙面的直導(dǎo)線(圖中未畫出)，O點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，P點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里，每根導(dǎo)線在Q點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。若某時(shí)刻有一電子(電荷量為e)正好經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)，速度大小為v，方向垂直紙面向里，則該電子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)所受的洛倫茲力(　　)
解析　O點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，P點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里，由安培定則知，兩導(dǎo)線在Q點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向夾角為120°，如圖所示，則Q點(diǎn)處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度B′＝B，則電子在Q點(diǎn)所受的洛倫茲力大小為F＝evB，根據(jù)左手定則知，電子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)所受的洛倫茲力方向水平向左，A、C正確，B、D錯(cuò)誤。
C
題組三　電子束的磁偏轉(zhuǎn)
7.(2024·浙江溫州高二期中)陰極射線管及方向坐標(biāo)如圖所示。電子束從陰極射出，經(jīng)過(guò)狹縫掠射到熒光屏上，顯示出一條射線徑跡，以下情況判斷正確的是(　　)
A.在陰極射線管中加一個(gè)方向向上的電場(chǎng)，射線將向上偏轉(zhuǎn)
B.在陰極射線管中加一個(gè)方向向前的電場(chǎng)，射線將向上偏轉(zhuǎn)
C.在陰極射線管正下方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，射線將向上偏轉(zhuǎn)
D.在陰極射線管正后方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，射線將向上偏轉(zhuǎn)
解析　電子帶負(fù)電，受靜電力與電場(chǎng)線方向相反，如果加一個(gè)方向向上的電場(chǎng)，則電子受到的靜電力方向向下，射線向下偏轉(zhuǎn)；如果加一個(gè)方向向前的電場(chǎng)，電子受到的靜電力方向向后，射線不偏轉(zhuǎn)，故A、B錯(cuò)誤；在陰極射線管正下方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，由安培定則可知陰極射線管中是向前的磁場(chǎng)，根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力向上，因此會(huì)向上偏轉(zhuǎn)；在陰極射線管正后方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，由安培定則可知陰極射線管中是向下的磁場(chǎng)，根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力向前，射線向前偏轉(zhuǎn)，故C正確，D錯(cuò)誤。
A
8.顯像管的原理示意圖如圖所示，當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)。安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较颍绻闺娮邮蛟跓晒馄辽系奈恢糜蒔點(diǎn)逐漸移動(dòng)到Q點(diǎn)，下列磁場(chǎng)能夠使電子束發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是(　　)
解析　要使電子束打在熒光屏上的位置由P點(diǎn)逐漸移動(dòng)到Q點(diǎn)，可知電子先向上偏轉(zhuǎn)后向下偏轉(zhuǎn)，P到O過(guò)程中洛倫茲力向上，O到Q過(guò)程中洛倫茲力向下，根據(jù)左手定則可知，能夠使電子束發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)是選項(xiàng)A，故A正確。
AD
綜合提升練
9.(多選)如圖所示，用絲線吊一個(gè)質(zhì)量為m的帶電(絕緣)小球處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，空氣阻力不計(jì)，若小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)向最低點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)，則兩次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)(　　)
A.小球的動(dòng)能相同
B.絲線所受的拉力相同
C.小球所受的洛倫茲力相同
D.小球的向心加速度相同
10.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m＝1.5×10－4 kg的小滑塊，帶有q＝5×10－4 C的電荷量，放置在傾角α＝37°的光滑絕緣斜面上，斜面固定且置于B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，小滑塊由靜止開(kāi)始沿斜面滑下，斜面足夠長(zhǎng)，小滑塊滑至某一位置時(shí)，將脫離斜面(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)。求：
(1)小滑塊帶何種電荷；
(2)小滑塊離開(kāi)斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大；
(3)該斜面長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)。
答案　(1)負(fù)電荷　(2)4.8 m/s　(3)1.92 m
解析　(1)小滑塊沿斜面下滑過(guò)程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛倫茲力F。若要小滑塊離開(kāi)斜面，洛倫茲力F的方向應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶負(fù)電荷。
(2)小滑塊沿斜面下滑時(shí)，垂直斜面方向的加速度為零，有qvB＋FN－mgcos α＝0
當(dāng)FN＝0時(shí)，小滑塊開(kāi)始脫離斜面，此時(shí)有
qvB＝mgcos α
培優(yōu)加強(qiáng)練
11.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一足夠長(zhǎng)的絕緣細(xì)棒OO′在豎直面內(nèi)垂直磁場(chǎng)方向放置，細(xì)棒與水平面間的夾角為α，一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的圓環(huán)A套在OO′棒上，圓環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ(1)圓環(huán)A的最大加速度為多大？獲得最大加速度時(shí)的速度為多大？
(2)圓環(huán)A能夠達(dá)到的最大速度為多大？
解析　(1)由于μFf1＝μFN1
根據(jù)牛頓第二定律，沿棒的方向有mgsin α－Ff1＝ma
垂直棒的方向有FN1＋qv1B－mgcos α＝0
所以當(dāng)FN1＝0，即Ff1＝0時(shí)
a有最大值am，且am＝gsin α，此時(shí)qv1B＝mgcos α
(2)設(shè)當(dāng)環(huán)A的速度達(dá)到最大值vm時(shí)，環(huán)A受棒的彈力大小為FN2，方向垂直于棒向下，
摩擦力大小為Ff2＝μFN2，此時(shí)應(yīng)有a＝0
即mgsin α＝Ff2
FN2＋mgcos α＝qvmB

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