1.2磁场对运动电荷的作用力（同步课件）-【鼎力课堂】2023-2024学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019选择性必修第二册）

§2 磁场对运动电荷的作用力 第一章 安培力与洛伦兹力 高中物理(人教版2019)选择性必修第二册 CONTENTS 新课引入 01. 洛伦兹力的方向 02. 洛伦兹力的大小 03. 电子束的磁偏转 04. 速度选择器 05. 磁流体发电机 06. PART 01 新课引入 观察与思考（极光） 01 你知道绚丽的极光是怎么形成的吗？ 观察与思考（电子束在磁场中的偏转） 02 电子束在磁场中的偏转实验现象 02 磁场对运动电荷有力的作用 洛伦兹力 复习与思考 03 (1)我们是如何规定电流的方向的？ (2)通电导线所受安培力的方向如何判断？ 左手定则 正电荷定向移动的方向 (3)你认为安培力和洛伦兹力有和关系？ (4)你认为洛伦兹力的方向如何判断？ 安培力是洛伦兹力的宏观表现 PART 02 洛伦兹力的方向 01 左手定则（正电荷） (1)伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。 02 左手定则（负电荷） (2)伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，若四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。 思考与讨论 安培力是洛伦兹力的宏观体现 洛伦兹力是安培力的微观描述 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呢？ ? PART 03 洛伦兹力的大小 01 推导过程 设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求 （1）电流强度I。 （2）通电导线所受的安培力。 （3）这段导线内的自由电荷数。 （4）每个电荷所受的洛伦兹力。 01 推导过程 适用条件：速度方向与磁场方向垂直 ①I=nqsv ②F安＝ILB＝（nqsv）LB ③总电荷数：nsL ④f洛＝qvB (1)推导： 与垂直 01 推导过程 适用条件：速度v与磁场B的方向夹角为θ ①I=nqsv ②F安＝ILBsinθ＝(nqsv)LBsinθ ③总电荷数：nsL ④f洛＝qvBsinθ (2)推导： 与不垂直 02 洛伦兹力和电场力的比较 比较项目 洛伦兹力F 电场力F 性质 磁场对运动电荷的作用力 电场对电荷的作用力 产生条件 v≠ 0且v不与B平行 电场中的电荷一定受到电场力作用 大小 F ＝qvB(v⊥B) F ＝qE 力方向与场方向的关系 一定是F⊥B，F⊥v 正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反 做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功、负功或不做功 力F为零时场的情况 F为零，B不一定为零 F为零，E一定为零 作用效果 只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小 既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向 PART 04 电子束的磁偏转 01 显像管的结构和原理图 电子枪 电子束 荧光屏 偏转线圈 原理图 电子束磁偏转的原理 02 思考与讨论 电子枪 电子束 荧光屏 偏转线圈 (1)要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏的A点，偏转磁场应该沿什么方向？ (2)要使电子束打在荧光屏的B点，偏转磁场应该沿什么方向？ (3)要使电子束打在荧光屏的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 工作原理 03 PART 05 速度选择器 速度选择器原理 原理图 原理：如右图所示，粒子所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中，若粒子运动轨迹不发生偏折，必须满足平衡条件：，故，这样就把满足的粒子选择出来了。 PART 06 磁流体发电机 磁流体发电机原理 原理图 等离子体 原理：将一束等离子体（含有大量带正负电荷的微粒，整体呈电中性）喷射入磁场，高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向两板聚集，使两板间产生电势差，直至之间的电势差大到后面的微粒不再聚集到板上，因此间会形成稳定的电压。 qvB＝qE U＝Bdv PART 07 课堂练习 1．初速度v的电 子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（　　）A．电子将向右偏转，洛伦兹力大小不变B．电子将向左偏转，洛伦兹力大小改变C．电子将向左偏转，洛伦兹力大小不变D．电子将向右偏转，洛伦兹力大小改变 课堂练习 01 B 课堂练习 01 【答案】B 【详解】由右手定则可知直导线右侧为垂直纸面向里的磁场，根据左手定则可知电子所受洛伦兹力使电子向左偏转；洛伦兹力不做功，则电子速度大小不变，距离导线越近的位置磁感应强度越大，由洛伦兹力公 式