1.2 磁场对运动电荷的作用力（课件）-【新教材精创】2020-2021学年高中物理新教材同步备课（人教版选择性必修第二册)

人教版 选择性必修第二册 1.2磁场对运动电荷的作用力 第一章 安培力与洛伦兹力 导体中运动电荷会受磁场力的作用吗？ 思考 I FA 电流是如何形成的 + + + + + + v 阴极射线管接高压电源时，阴极会发射电子 电子通过狭缝后形成一个扁平的电子束 电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹 实验观察 阴极射线管中的电子束在磁场中发生偏转 磁场对运动电荷有力的作用 一、洛伦兹力的方向 1.定义： 磁场对运动电荷的作用力 2.方向： 由左手定则判断 伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷的运动方向，这时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。 左手定则： F v -q 负电荷受力方向与正电荷受力方向相反 试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向、或带电粒子的电性、或带电粒子的运动方向。 v F洛 F洛 v v F洛 垂直于纸面向里运动 洛仑兹力垂直于纸面向外 + v F洛=0 F洛=0 v - B B B B B B 洛伦兹力垂直于B垂直于v， 即垂直于Bv所在的平面 B v F洛 3、特点： 1、洛仑兹力的大小和方向都与带电粒子运动状态有关 2、 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，洛仑兹力对运动电荷不做功 思考与讨论 安培力 洛伦兹力 I FA v F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 宏观 微观 FA=N·F洛 安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力 二、洛伦兹力的大小 1. 设静止导线中定向运动的带电粒子的速度都是v，单位体积内的粒子数为n。算出图中一段导线中的粒子数，这就是在时间 t内通过横截面S 的粒子数。粒子的电荷量记为q，由此可以算出q 与电流I 的关系。 2. 写出这段长为vt 的导线所受的安培力 F安。 3. 求出每个粒子受到的力，它等于F洛。这时，许多中间量，如S、v、t等都不应出现。 推导思路： 导线中的电流 I=nqsv 所受到的安培力 FA=BIL=BnqsvL 运动电荷的总数 N=nsL 单个运动电荷所受到的作用力 F洛=FA/nsL 即 F洛 =qvB 电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向垂直，（图1.2-4），那么粒子受到的洛仑兹力为（图1.2-4） F=qvB 式中力F、磁感应强度B、电荷量q、速度v的单位分别为牛顿（N）、特斯拉（T）、库仑（C）、米每秒（m/s） 当电荷运动的方向与磁场的方向夹角为θ 时（图1.2-5），电荷所受的洛伦兹力为 F=qvBsinθ 安培力与洛伦兹力的关系： 安培力是洛伦兹力的宏观体现 总结 （1）当v//B时： （2）当 v⊥B时： F洛=qvB F洛=0 （3）当v既不∥B，又不⊥于B时： 分解 B或v 洛伦兹力是安培力的微观表现 F洛=qvBsinθ 三、电子束的磁偏转 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，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理 在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像图 1.2-8 那样不断移动，这在显示技术中叫作扫描（scanning）。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 50 场扫描，所以我们感到整个荧光屏都在发光。 未知射线 a b c 置于匀强磁场中 洛伦兹力在实际中的应用 射线分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电性。 地球周围空间有地磁场，两极强，中间弱 从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线 地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用 生活实例：地磁场和太阳风 生活实例：地磁场和极光 课堂训练 1、 试判断下列各图带电粒子所受洛仑兹力的方向、或磁场的方向、或粒子运动方向(q,v,B两两垂直) f B F v 垂直纸面向外 课堂训练 2、电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则 ( ) A.磁场对电子的作用力始终不变. B.磁场对电子的作用力始终不做功 C.电子的速度始终不变. D. 电子的动能始终不变 B D 课堂训练 3、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则 （ ） A．带电粒子速度大小改变； B．带电粒子速度方向改变； C．带电粒子速度大小不变； D．带电粒子速度方向不变。 C D 人教版 必修第二册 $$