1.2磁场对运动电荷的作用力 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

null罗伦兹力从阴极发出的电子束在磁场中发生偏转，磁场对带电粒子的作用力称为罗伦兹利。 nullnull1.2 磁场对运动电荷的作用力 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 1、磁场对通电导线的作用力——安培力 电流是如何形成的？ 2、对于磁场中的运动电荷，你能够想到什么？ 磁场对运动电荷有力的作用。 电荷的定向移动形成的 问题探讨 物理雾里悟理 　　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”。 荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 1853—1928) 洛伦兹首先研究这个问题，因此把这种力叫洛伦兹力 洛伦兹力大小和方向有什么规律？ 安培力 洛仑兹力 磁场对电流的作用 磁场对运动电荷的作用 因 果 微观原因 宏观表现 磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力。 物理雾里悟理 演示实验： 观察电子束在磁场中的偏转 物理雾里悟理 F v F v 物理雾里悟理 一、洛伦兹力的方向--左手定则 v v 伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内。 若为负电荷 F F 把手放入磁场中，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向。 拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。 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 物理雾里悟理 1、将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则(　　) A　①是带正电的粒子 B　②是带正电的粒子 C　③是带正电的粒子 D　③是不带电的粒子 【解析】根据左手定则可知，①是带正电的粒子，A正确；②是不带电的粒子，B错误；根据左手定则可知，③是带负电的粒子，C、D错误。故选A。 A 你能行！！ 物理雾里悟理 ２.阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现如图所示的一条亮线。要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上沿(　　) A　z轴正方向的磁场　　　 B　y轴负方向的磁场 C　x轴正方向的磁场 D　y轴正方向的磁场 【解析】若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴正方向，亮线向y轴正方向偏转，故A错误；若加一沿y轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴正方向，亮线向上偏转，故B正确；若加一沿x轴正方向的磁场，电子束不偏转，故C错误；若加一沿y轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴负方向，亮线向下偏转，故D错误。 B 你能行！！ 物理雾里悟理 建模：设有一段长度为L，横截面积为S 的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动速率为V．这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。 站立式讨论：你能根据洛伦兹力与安培力关系，尝试推导速度垂直入射磁场时受到的洛伦兹力的大小吗？ 物理雾里悟理 - - - - - - - - - - - - I=nqsv N=nLs 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ： F=BIL I F安 F洛 安培力 洛伦兹力 F安=N·F洛 二、洛伦兹力的大小 物理雾里悟理 f洛= Bqv (只适用于B⊥V) 若B与V成任意夹角怎么办？ 3.大小： 洛伦兹力 1.定义： 磁场对运动电荷的作用力 2.方向： 左手定则 二、洛伦兹力的大小 v B11 B ┴ v v v11 ┴ “分解”思想 物理雾里悟理 F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角： ①当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。 ②当v∥B 时，θ＝0°，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。 ③当电荷静止于磁场中时（v =0）: F洛＝0 (即静止电荷不受洛伦兹力) v v 二、洛伦兹力的大小 物理雾里悟理 3、如图所示，用细线吊一个质量为 的带电绝缘小球，小球处于 匀强磁场中，空气阻力不计。小球分别从 点和 点向最低点 运动，当 小球两次经过 点时 ( ) A.小球的动能相同 B.细线所受的拉力相同 C.小球所受的洛伦兹力相同 D.小球的向心加速度大小相同 AD 你能行！！ 物理雾里悟理 4、如图所示，两竖直平行边界内，匀强电场方向竖直(平行纸面)向下，匀强磁场方向垂直纸面向里。一带负电小球从P点以某一速度垂直边界进入，恰好沿水平方向做直线运动。若增大小球从P点进入的速度但保持方向不变，则在小球进入的一小段时间内(　　　　) A　小球的动能减小　　　　　　B　小球的电势能减小 C　小球的重力势能减小 　　　　D　小球的机械能减小 　【解析】带负电的小球在电磁场中做直线运动，小球共受到三个力作用：向下的重力G、向上的电场力F、向下的洛伦兹力f，这三个力都在竖直方向上，小球在水平直线上运动，所以小球受到的合力一定是零，小球做匀速直线运动。当小球的入射速度增大时，洛伦兹力增大，则电场力和重力不变，小球将向下偏转，电场力与重力的合力向上，且它们的合力对小球做负功，小球动能减小。电场力对小球做负功，小球的机械能减小，电势能增大。重力对小球做正功，重力势能减小，故A、C、D正确，B错误。 ACD 你能行！！ 物理雾里悟理 现在，你可以解释为什么电视机显像管中的电子束为什么能打到荧光屏的每一个点了吗？ 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，粒子受到洛伦兹力的作用，从而发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。 显像管 三、洛伦兹力的实际应用--电子束的磁偏转 物理雾里悟理 除了电视机显像管，洛伦兹力还应用在哪些现代科技中吗？ 三、洛伦兹力的实际应用--电子束的磁偏转 物理雾里悟理 拓展1：速度选择器 平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。请思考它能选择出来多大的速度的粒子？ 若qE=Bqv 粒子将以速度v做匀速直线 即 若 向上偏 若 向下偏 粒子将以速度v做匀速直线 若将粒子从右边射入，粒子还能在速度选择器中做匀速直线运动吗？ 不仅选择速度的大小，还选择速度的方向。 物理雾里悟理 等离子束 平行金属板 之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，电荷在洛伦兹力偏转运动到两金属板，让两金属板带上等量异种电荷，这样两极板间便产生了电势U,U会不断增大吗？ B v v v v U qE Bqv 当Bqv＝qE 得：U＝Bdv 拓展2：磁流体发电机 物理雾里悟理 拓展3：电磁流量计 磁流量计 流量Q＝Sv U＝BDv 导电液体 + + + + V 工业废水中还有大量的正负离子 物理雾里悟理 + v + + + + - - - - - v + + + + - - - - V h d A A′ 　 I L h d A A′ 　 I L 当Bqv＝qE 得：U＝Bdv I＝nqvs B V B 注意：霍尔面电势的高低跟移动电荷的种类有关 拓展4：霍耳元件 物理雾里悟理 5、在两平行金属板间，有如图8所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场。α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过。供下列各小题选择的答案有： A.不偏转 B.向上偏转 C.向下偏转 D.向纸内或纸外偏 (1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________。 (2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将________。 (3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入时，质子将________。 (4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两板正中央射入时，电子将________。 A　 A　 B C 你能行！！ 物理雾里悟理 6、目前世界上有一种新型发电机叫磁流体发电机，如图9表示它的原理：将一束等离子体(包含正、负离子)喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，于是金属板上就会聚集电荷，产生电压。以下说法正确的是(　　 ) A.B板带正电 B.A板带正电 C.其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大 D.其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大 ACD 你能行！！ 物理雾里悟理 1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力 2.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.洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v 和 B 所组成的平面。但是B与v不一定垂直。 4.左手定则： 手掌垂直磁感线 四指正电荷运动方向 拇指正电荷受力方向 5.F洛 = qvBsin θ θ=0时 平行：F洛＝0 θ=90时 垂直：F洛 = qvB 课堂总结 物理雾里悟理 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.29.100 学科网版权所有 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.29.100 学科网版权所有 $$null