1.2磁场对运动电荷的作用力 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

人教版普通高中物理 选择性必修第二册 1.2磁场对运动电荷的作用力 既然磁场对通电导线有作用力；而带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？ 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力（Lorentz force）。 一、洛伦兹力的方向 1.判断方法---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；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受洛伦兹力的方向。 2.特点：f洛既⟂B,也⟂V,垂直B、V决定的平面，但B、V不一定垂直。 例1.试判断下列电荷所受f洛的方向 f洛 垂直纸面向外 垂直纸面向里 垂直纸面向里 垂直纸面向外 f洛 f洛 f洛 探究洛伦兹力的大小 二、洛伦兹力的大小 1.洛伦兹力的大小 ①v∥B时，f洛＝0 ②v⊥B时，f洛＝qvB ③v与B的夹角为θ时，f洛＝qvBsinθ（分解B或V） 2.洛伦兹力和安培力的关系 安培力是洛伦兹力的宏观表现， 洛伦兹力是安培力的微观本质。 3.洛伦兹力的特点： ①洛伦兹力的方向总是既⟂B,也⟂V,垂直B、V决定的平面。 ②洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小. ③洛伦兹力永不做功，洛伦兹力的分力可以做功，但一对分力做的总功一定为零。 注：f洛=qvB中，v可理解为带电粒子相对磁场的运动速度。 √ √ √ √ √ 例4.一个质量为m＝1.5×10－4 kg的小滑块，带有q＝5×10－4 C的电荷量，放置在倾角α＝37°的光滑绝缘斜面上，斜面固定且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，将脱离斜面(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2).求： (1)小滑块带何种电荷； (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大； (3)该斜面长度至少多长. 答案(1)带负电荷(2)4.8 m/s(3)1.92m 　 4.洛伦兹力与静电力的比较 不加偏转磁场 垂直纸面向外 先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大. 三、电子束的磁偏转 1.原理：当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用发生偏转。 2.实际上，在偏转区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，这样光点就可以移动，这技术叫扫描。我国的电视机每秒要进行50场扫描，所以我们才看到整个屏幕都是亮的。 四、洛伦兹力的应用实例 1.速度选择器 平衡方程：qv0B＝Eq，以正电荷为例进行讨论 ①v0＝，粒子做匀速直线运动，穿出速度选择器 ③v0<，粒子向下偏，电场力做正功，电势能减小，动能增大 ②v0>，粒子向上偏，电场力做负功，电势能增大，动能减小 注：v0大洛伦兹力就大粒子偏向洛伦兹力的一侧，反之偏向电场力一侧 2.磁流体发电机 平衡方程：qvB＝Eq即qvB=q得U=Bdv 等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两板带正、负电荷，两极板间电压为U时稳定 注：当两极板电压稳定时，磁流体发电机达到一种动态平衡状态。 3.电磁流量计 4.霍尔效应（了解） ①霍尔效应是美国物理学家霍尔1879年发现的。 ②霍耳在实验中发现:放在磁场中导体块,当通有电流时,除了电流两端有电势差,在与磁场、电流均垂直的方向也有电势差一这就是霍耳效应. ③原理：导体中定向移动的电荷，在磁场中受到洛伦兹力而发生偏转，使得导体的上下表面聚集了异种电荷，产生电势差，进而导体中的电荷受到电场力和洛伦兹力的共同作用，当电场力增大到与洛伦兹力相等时，电荷不再上下聚集，上下表面的电势差稳定，该电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。 √ √ √ √ √ 美丽的极光 感谢聆听 Lavf57.83.100 Lavf59.6.100 unknown Lavf59.6.100 $