1-02磁场对运动电荷的作用力-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第二册）

极光 02.磁场对运动电荷的作用力 插图片区域 问题：安培力是什么力？ 答：磁场对通电导线的作用力 问题：电流是怎样形成的？ 答：电荷的定向移动形成电流 问题：电荷不定向移动，没有电流，不受安培力，电荷定向移动，产生电流，受到安培力。磁场对运动电荷有力的作用吗？ 阴极射线在磁场中的偏转 实验证明，磁场对运动电荷能产生力的作用。磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现。 荷兰物理学家，他是电子论的创 始人、相对论中洛伦兹变换的建 立者，并因在原子物理中的重要 贡献（塞曼效应）获得第二届 （1902年）诺贝尔物理学奖。被 爱因斯坦称为“我们时代最伟大， 最高尚的人”。 左手定则：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运动的方向，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。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 注意： ①判断洛仑兹力同样涉及三维空间。 ②找出等效电流方向来判断更方便 + v － v F F 一.洛仑兹力的方向 判断洛仑兹力的方向 + v － v + v － v + v － v + v － v + v － v 导线中电流的方向与磁场的方向垂直时，安培力的大小为F＝ILB。这种情况下，导线中电荷定向运动的方向也与磁场的方向垂直。既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？ 二.洛仑兹力的大小 若v⊥B： 若v∥B ： 若v与B存在夹角θ ： 可以把B分解成垂直v的分量，也可以把v分解成垂直B的分量来求： 注意： 安培力是洛伦兹力的宏观体现 洛伦兹力是安培力的微观表现 二.洛仑兹力的大小 思考与讨论：电荷运动速度v、磁感应强度B、洛仑兹力f洛三者一定两两垂直吗？ 答： v和B可以成任意角度， f洛垂直v ， f洛垂直B， f洛垂直v和B决定的平面。当v和B也垂直时，三者两两垂直。 问题：洛仑兹力做功吗？ 答： f洛始终垂直v ，故洛仑兹力不做功。 洛伦兹力 电场力 性质 磁场对运动电荷 的作用力(v≠B) 电场对电荷的作用力 产生条件 v≠0，且v与B不平行 与是否运动，运动方向无关 方向 左手定则判断，F垂直v与B决定的平面 正电荷受力方向与电场方向相同， 负电荷受力方向与电场方向相反 大小 f＝qvBsinθ(v与B夹角) F＝qE 做功情况 洛仑兹力不做功 可能做正功，可能做 负功，也可能不做功 洛伦兹力与电场力比较 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。 应用：显像管电视机 显像管中有一个电子枪，工作时它能发 射高速电子。撞击荧光屏，就能发光。没 有磁场时电子打在O点: 1.若要电子打在A点磁场沿什么方向？ 答：垂直纸面向外 2.若要电子打在B点磁场沿什么方向？ 答：垂直纸面向里 3.若要电子束从B点向A点移动，磁场 应该如何变化？ 答：先向里变小再向外增大 三.电子束的磁偏转 实际上，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那样不断移动，这在显示技术中叫作扫描。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。 问题：上面4张图中O点的磁场方向向哪儿？若电子垂直纸面射入，向哪儿偏转？ B B B B 向左偏 向右偏 向上偏 向下偏 四.洛仑兹力的实际应用 1.区分粒子电性 某放射源发出的未知射线中有些带正电有些带负电有些不带电，加匀强磁场后分成了a、b、c三束，则它们分别带什么电？ 四.洛仑兹力的实际应用 2.地磁场保护地球 微波辐射 极光产生原理 例1.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 例2.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 BD CD 典型例题 例3.宇宙中的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将( 　　) A.竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定点稍向东偏转 C.相对于预定点稍向西偏转 D.相对于预定点稍向北偏转 例4.关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是(　　 ) A.安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力 B.