1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件-2025-2026学年高二下学期物理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？ I FA 电流是如何形成的？ + + + + + + v 导入新知 抽成真空的玻璃管左右两个电极分别连接到高压电源两极时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极。 呈一条直线 (2)若在电子束的路径上加磁场，电子束的径迹有什么特点？ 发生弯曲 (3)若调整磁场方向与原方向相反，电子束的径迹有什么特点？ 向相反方向弯曲 (1)没有磁场时，接通高压电源，电子束的径迹有什么特点？ 1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 一、洛伦兹力的方向 思考1：你认为洛伦兹力方向与那些因素有关？ 猜想：磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的方向可能与电荷运动方向和磁场方向有关。 如何用实验验证这一猜想？ 实验表明： 洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向有关 一、洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直。 F⊥B，F⊥v， 但B与v不一定垂直 v B F + v1 v2 v B F + （1）方向： 思考2：F与v、B间的方向关系有何关系 2、方向及判断方法： 洛伦兹力的方向垂直于运动电荷速度方向和磁场方向所决定的平面 一、洛伦兹力的方向 思考3：洛伦兹力的方向如何判断？还能用左定则吗？ （2）左手定则：伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，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，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 磁感线 四 指 大拇指 穿入手心 正电荷运动方向 洛伦兹力方向 一、洛伦兹力的方向 根据洛伦兹力的方向与运动电荷速度方向的关系，请推测： 洛伦兹力对运动电荷的速度有什么影响？ 洛伦兹力对运动电荷做功吗？ 洛伦兹力对运动电荷不做功 F⊥v F只改变v的方向，不改变v的大小 知识拓展 (1)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力。(　　) (2)用左手定则判断洛伦兹力方向时“四指的指向”与电荷运动方向相同。(　　) (3)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零。(　　) √ × × 例题精选 1.带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向正确的是( ) B F 粒子速度方向与磁场方向平行， 粒子不受洛伦兹力 例题精选 安培力 洛伦兹力 I FA v F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 宏观 微观 FA=N·F洛 安培力是洛伦兹力的宏观表现:大量运动电荷受力 洛伦兹力是安培力的微观本质:一个运动电荷受力 思考1：洛伦兹力与安培力关系有何关系，尝试推导速度垂直入射磁场时受到的洛伦兹力的大小吗？ 二、洛伦兹力的大小 探究洛伦兹力大小的表达式： 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。 I=nqsv FA=BIL=BnqsvL N=nsL F洛 =qvB 二、洛伦兹力的大小 - - - - - - - - - - - - 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？ 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 思考2：若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？ v B11 B ┴ v v v11 ┴ 二、洛伦兹力的大小 F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角： v v ①当θ＝90°时，v⊥B，sinθ＝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°，sinθ＝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) 二、洛伦兹力的大小 比较项目 洛伦兹力F 电场力F 性　　质 产生条件 大　　小 磁场对在其中运动电荷的作用力 v≠ 0且v不与B平行 电场中的电荷一定受到电场力作用 F ＝qvB(v⊥B) F ＝qE 力方向与场方向的关系 做功情况 力F为零时 场的情况 作用效果 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 任何情况下都不做功 可能做正功、负功或不做功 F为零，B不一定为零 F为零，E一定为零 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 电场对放入其中电荷的作用力 二、洛伦兹力的大小 2.各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出各图中带电粒子所受洛伦兹力的大小F，并指出洛伦兹力的方向。 例题精选 3.如图所示，斜面上表面光滑绝缘，倾角为θ，斜面上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。现有一个质量为m、带电荷量为＋q的小球在斜面上被无初速度释放，假设斜面足够长，重力加速度为g，求小球从释放开始，下滑多远后离开斜面。 解：小球沿斜面下滑，在离开斜面前，受到垂直斜面向上的洛伦兹力F，小球受力分析如图所示。  沿斜面方向，有mgsin θ＝ma 垂直斜面方向，有F＋FN－mgcos θ＝0 其中洛伦兹力F＝qvB 设下滑距离x时小球离开斜面，此时斜面对小球的支持力FN＝0 由v2＝2ax得下滑的距离x＝ 联立以上各式解得x＝。 例题精选 带电体在匀强磁场中运动解题关键是运动状态的分析及临界状态的判断。 带电体在匀强磁场中运动速度发生变化 洛伦兹力的大小随之变化 弹力、摩擦力变化 带电体将在变力作用下做变加速运动 例题精选 左手定则： 磁感线穿手心，四指正电荷运动方向，大拇指洛伦兹力方向 当v⊥B时，F＝qvB，洛伦兹力最大 F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直 洛伦兹力的方向 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力 安培力与洛伦兹力的联系与区别 磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力的大小 当v∥B时，F＝0，不受洛伦兹力 当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ 带电体在洛伦兹力作用下的运动 课堂小结 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.29.100 学科网版权所有 $