帶電粒子在磁場(chǎng)中受到力精編版

1、陰極射線管陰極射線管 若在陰陽(yáng)兩極間加上一高電壓，陰極中的若在陰陽(yáng)兩極間加上一高電壓，陰極中的熾熱的金屬絲發(fā)射出的電子束，將在熒光屏上熾熱的金屬絲發(fā)射出的電子束，將在熒光屏上激發(fā)出熒光。激發(fā)出熒光。 陰極射線管演示實(shí)驗(yàn)陰極射線管演示實(shí)驗(yàn) 洛倫茲力洛倫茲力( (Lorentz forceLorentz force) ) 1 1、定義定義：運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力，叫在磁場(chǎng)中受到的作用力，叫洛倫茲力。洛倫茲力。 （安培力是大量定向移動(dòng)的電荷所受洛倫茲力的安培力是大量定向移動(dòng)的電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力宏觀表現(xiàn)洛倫茲力 ） 2 2、洛倫茲力的、洛倫茲力的方向方向： v F F洛洛

2、 F F洛洛 v 洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向 v 伸開伸開左手左手： 磁感線磁感線垂直穿入手心垂直穿入手心 四指四指 指向指向正電荷正電荷的運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)方向 指向指向負(fù)電荷負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反向運(yùn)動(dòng)的反向 大拇指大拇指 所受洛倫茲力的方向所受洛倫茲力的方向 F F洛洛 洛侖茲力的特點(diǎn)洛侖茲力的特點(diǎn) v 1 1、洛倫茲力方向：、洛倫茲力方向： vBB，F(xiàn) F洛洛=0=0； F F洛洛B B F F洛洛v F F洛洛vB B平面平面 v與與B B成成時(shí)，時(shí)，F(xiàn) F洛洛vB B平面平面 2 2、洛倫茲力的效果：只改變運(yùn)動(dòng)電、洛倫茲力的效果：只改變運(yùn)動(dòng)電 v v F F洛洛 荷速度的方向，不改變運(yùn)動(dòng)電荷

3、速度荷速度的方向，不改變運(yùn)動(dòng)電荷速度 的大小。的大小。 重要結(jié)論：洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功！重要結(jié)論：洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功！ 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 1 1、試判斷下列運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中所、試判斷下列運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向：受洛倫茲力的方向： 洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小 安培力為安培力為F F安安=B=BI IL L 電流的微觀表電流的微觀表達(dá)式為達(dá)式為 I I=nqs=nqsv 設(shè)導(dǎo)線中共有設(shè)導(dǎo)線中共有N N個(gè)自由電子個(gè)自由電子N=nsL N=nsL 故可得故可得F F洛洛=q=qvB B 每個(gè)電子受的磁場(chǎng)力為每個(gè)電子受的磁場(chǎng)力為F F洛洛 = F= F安安/N/N ( (條件是條

4、件是vBB) ) 洛侖茲力的大小洛侖茲力的大小 1 1、洛倫茲力方向：、洛倫茲力方向： v vBB，F(xiàn) F洛洛=0=0； vBB，F(xiàn) F洛洛=qvB=qvB； v與與B B成成時(shí)，時(shí)， F F洛洛=qvBsin=qvBsin v 2 2、洛倫茲力的效果：只改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的方、洛倫茲力的效果：只改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的方向，不改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的大小。向，不改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的大小。 重要結(jié)論：洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功！重要結(jié)論：洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功！ 洛侖茲力與電場(chǎng)力的區(qū)別洛侖茲力與電場(chǎng)力的區(qū)別 洛倫茲力洛倫茲力 電場(chǎng)力電場(chǎng)力 力的力的概念概念 產(chǎn)生產(chǎn)生條件條件 磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)方入其中對(duì)方入其中通通電場(chǎng)電場(chǎng)對(duì)方如

5、其中的對(duì)方如其中的電電電導(dǎo)線電導(dǎo)線的作用的作用 荷荷的作用的作用 方向方向 大小大小 做功做功情況情況 洛侖茲力與電場(chǎng)力的區(qū)別洛侖茲力與電場(chǎng)力的區(qū)別 洛倫茲力洛倫茲力 電場(chǎng)力電場(chǎng)力 力的力的概念概念 磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)方入其中對(duì)方入其中通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線的作的作用用 電場(chǎng)電場(chǎng)對(duì)方如其中的對(duì)方如其中的電荷電荷的作用的作用 產(chǎn)生產(chǎn)生條件條件 磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷，且運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方且運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方電場(chǎng)中電荷電場(chǎng)中電荷無(wú)論靜止還無(wú)論靜止還是沿任意方向運(yùn)動(dòng)是沿任意方向運(yùn)動(dòng)都受都受向向不不平行時(shí)平行時(shí)受到洛倫受到洛倫到電場(chǎng)力的作用到電場(chǎng)力的作用 茲力的作用茲力的作用 方向方向 大小大小 洛侖茲力與電

6、場(chǎng)力的區(qū)別洛侖茲力與電場(chǎng)力的區(qū)別 洛倫茲力洛倫茲力 電場(chǎng)力電場(chǎng)力 力的力的概念概念 產(chǎn)生產(chǎn)生條件條件 磁場(chǎng)對(duì)方入其中通電導(dǎo)線的作磁場(chǎng)對(duì)方入其中通電導(dǎo)線的作用用 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷，且運(yùn)動(dòng)方磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷，且運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不平行時(shí)受到洛向與磁場(chǎng)方向不平行時(shí)受到洛倫茲力的作用倫茲力的作用 電場(chǎng)對(duì)方如其中的電荷的作用電場(chǎng)對(duì)方如其中的電荷的作用 電場(chǎng)中電荷無(wú)論靜止還是沿任意方電場(chǎng)中電荷無(wú)論靜止還是沿任意方向運(yùn)動(dòng)都受到電場(chǎng)力的作用向運(yùn)動(dòng)都受到電場(chǎng)力的作用 方向方向 1.方向由正負(fù)電荷、方向由正負(fù)電荷、磁場(chǎng)方向以及電荷的磁場(chǎng)方向以及電荷的運(yùn)動(dòng)方向共同決定，運(yùn)動(dòng)方向共同決定，遵從左手定則遵從左手定則 2

7、.洛倫茲力的方向一洛倫茲力的方向一定垂直于磁場(chǎng)方向及定垂直于磁場(chǎng)方向及其電荷的運(yùn)動(dòng)方向，其電荷的運(yùn)動(dòng)方向，即垂直即垂直B與與V所決定的所決定的平面平面 1.方向由正負(fù)電荷、電場(chǎng)方向由正負(fù)電荷、電場(chǎng)方向共同決定方向共同決定 2.與正電荷受力方向相同，與正電荷受力方向相同，與負(fù)電荷受力方向相反與負(fù)電荷受力方向相反 洛侖茲力與電場(chǎng)力的區(qū)別洛侖茲力與電場(chǎng)力的區(qū)別 洛倫茲力洛倫茲力 電場(chǎng)力電場(chǎng)力 磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)方入其中對(duì)方入其中通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線力的概念力的概念 的作用的作用 磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷，且運(yùn)，且運(yùn)產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件 動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不平行不平行時(shí)時(shí)受到洛倫茲力的作用受到洛

8、倫茲力的作用 1.方向由正負(fù)電荷、磁場(chǎng)方方向由正負(fù)電荷、磁場(chǎng)方向以及電荷的運(yùn)動(dòng)方向共向以及電荷的運(yùn)動(dòng)方向共同決定，遵從左手定則同決定，遵從左手定則 2.洛倫茲力的方向一定垂直洛倫茲力的方向一定垂直于磁場(chǎng)方向及其電荷的運(yùn)于磁場(chǎng)方向及其電荷的運(yùn)動(dòng)方向，即動(dòng)方向，即B與與V所決定的所決定的平面平面 電場(chǎng)電場(chǎng)對(duì)方如其中的對(duì)方如其中的電荷電荷的作用的作用 電場(chǎng)中電荷電場(chǎng)中電荷無(wú)論靜止還是沿任意方無(wú)論靜止還是沿任意方向運(yùn)動(dòng)向運(yùn)動(dòng)都受到電場(chǎng)力的作用都受到電場(chǎng)力的作用 方向方向 1.方向由正負(fù)電荷、電場(chǎng)方向共同方向由正負(fù)電荷、電場(chǎng)方向共同決定決定 2.與正電荷受力方向相同，與負(fù)電與正電荷受力方向相同，與負(fù)電荷

9、受力方向相反荷受力方向相反 大小大小 F=qvBsin 做功情況做功情況 F=qE 洛倫茲力洛倫茲力 洛侖茲力與電場(chǎng)力的區(qū)別洛侖茲力與電場(chǎng)力的區(qū)別 電場(chǎng)力電場(chǎng)力 力的力的概念概念 產(chǎn)生產(chǎn)生條件條件 磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)方入其中對(duì)方入其中通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線的作用的作用 磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷，且運(yùn)動(dòng)方向與，且運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向磁場(chǎng)方向不平行時(shí)不平行時(shí)受到洛倫茲力的受到洛倫茲力的作用作用 1.方向由正負(fù)電荷、磁場(chǎng)方向以及方向由正負(fù)電荷、磁場(chǎng)方向以及電荷的運(yùn)動(dòng)方向共同決定，遵從左電荷的運(yùn)動(dòng)方向共同決定，遵從左手定則手定則 2.洛倫茲力的方向一定垂直于磁場(chǎng)洛倫茲力的方向一定垂直于磁場(chǎng)方向及其電荷的運(yùn)動(dòng)方

10、向，即方向及其電荷的運(yùn)動(dòng)方向，即B與與V所決定的平面所決定的平面 電場(chǎng)電場(chǎng)對(duì)方如其中的對(duì)方如其中的電荷電荷的作用的作用 電場(chǎng)中電荷電場(chǎng)中電荷無(wú)論靜止還是沿任意方向運(yùn)無(wú)論靜止還是沿任意方向運(yùn)動(dòng)動(dòng)都受到電場(chǎng)力的作用都受到電場(chǎng)力的作用 方向方向 1.方向由正負(fù)電荷、電場(chǎng)方向共同決定方向由正負(fù)電荷、電場(chǎng)方向共同決定 2.與正電荷受力方向相同，與負(fù)電荷受與正電荷受力方向相同，與負(fù)電荷受力方向相反力方向相反 大小大小 F=qvBsin F=qE 做做功功一定不做過(guò)一定不做過(guò) 情情況況 可能做正功可能做正功 可能做負(fù)功可能做負(fù)功 可能不做功可能不做功 電視顯像管的工作原理電視顯像管的工作原理 電視顯像管應(yīng)用

11、了電視顯像管應(yīng)用了電子束在磁場(chǎng)中的偏電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)原理。電子束射向熒光屏就能發(fā)光，一束原理。電子束射向熒光屏就能發(fā)光，一束電子束只能使熒光屏上的一個(gè)點(diǎn)發(fā)光，而通電子束只能使熒光屏上的一個(gè)點(diǎn)發(fā)光，而通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈中磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)就可以使整個(gè)熒光過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈中磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)就可以使整個(gè)熒光屏發(fā)光。屏發(fā)光。 思考與討論思考與討論 如圖所示，電視顯像管中，要使電子束如圖所示，電視顯像管中，要使電子束從從B逐漸向逐漸向A點(diǎn)掃描，必須加一個(gè)怎樣變化的點(diǎn)掃描，必須加一個(gè)怎樣變化的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？ 熒光屏中點(diǎn)熒光屏中點(diǎn)O O的下的下方，應(yīng)加一垂直向內(nèi)方，應(yīng)加一垂直向內(nèi)的磁場(chǎng)，且越下方磁的磁場(chǎng)，且越下方磁場(chǎng)越強(qiáng)

12、，而在場(chǎng)越強(qiáng)，而在O O點(diǎn)的上點(diǎn)的上方，應(yīng)加一垂直向外方，應(yīng)加一垂直向外的磁場(chǎng)，且越上方的的磁場(chǎng)，且越上方的磁場(chǎng)越強(qiáng)。磁場(chǎng)越強(qiáng)。 電視顯像管中的掃描電視顯像管中的掃描 在電視顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)在電視顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)中存在水平方向和豎直方向中存在水平方向和豎直方向強(qiáng)弱和方向都在不斷變化的強(qiáng)弱和方向都在不斷變化的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，于是，電子槍發(fā)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，于是，電子槍發(fā)出的電子束在熒光屏上的發(fā)出的電子束在熒光屏上的發(fā)光點(diǎn)不斷移動(dòng)，對(duì)圖像進(jìn)行光點(diǎn)不斷移動(dòng)，對(duì)圖像進(jìn)行掃描，掃描的路線如圖所示，掃描，掃描的路線如圖所示，從從a a開始，逐行進(jìn)行，直到開始，逐行進(jìn)行，直到 b b，且每秒要進(jìn)行且每秒要進(jìn)行5050場(chǎng)掃描，

13、結(jié)場(chǎng)掃描，結(jié)果，我們就感覺到熒光屏上果，我們就感覺到熒光屏上整個(gè)都發(fā)光了。整個(gè)都發(fā)光了。 思考與討論思考與討論 電視機(jī)的內(nèi)部顯像管中，電子槍射出的是電視機(jī)的內(nèi)部顯像管中，電子槍射出的是一束細(xì)細(xì)的電子束，為什么整個(gè)屏幕都能發(fā)一束細(xì)細(xì)的電子束，為什么整個(gè)屏幕都能發(fā)光？若在電視機(jī)附近放置一個(gè)很強(qiáng)的磁鐵，光？若在電視機(jī)附近放置一個(gè)很強(qiáng)的磁鐵，電視畫面將會(huì)出現(xiàn)顏色失真的現(xiàn)象，這又是電視畫面將會(huì)出現(xiàn)顏色失真的現(xiàn)象，這又是為什么？為什么？ 宇宙射線宇宙射線 從太陽(yáng)或其他星體上，從太陽(yáng)或其他星體上，時(shí)刻都有大量的高能粒子流時(shí)刻都有大量的高能粒子流放出，稱為放出，稱為宇宙射線宇宙射線。這些。這些高能粒子流若都到

14、達(dá)地球，高能粒子流若都到達(dá)地球，將對(duì)地球上的生物帶來(lái)危害。將對(duì)地球上的生物帶來(lái)危害。但由于地球周圍存在磁場(chǎng)，但由于地球周圍存在磁場(chǎng)，在洛倫茲力的作用下，改變?cè)诼鍌惼澚Φ淖饔孟?，改變了宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)了宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，從而對(duì)宇宙射線起動(dòng)方向，從而對(duì)宇宙射線起了一定的阻擋作用。了一定的阻擋作用。 思考與討論思考與討論 從宇宙深處射來(lái)的帶電粒子為什么只在南北兩從宇宙深處射來(lái)的帶電粒子為什么只在南北兩極形成神秘莫測(cè)的極光？極形成神秘莫測(cè)的極光？ 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 帶電量為帶電量為 q q的粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下的粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下面說(shuō)法正確的是（面說(shuō)法正確的是（ B ）

15、 A A、只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就、只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就相同相同 B B、如果把、如果把 q q改為改為 q q，且速度反向大小不，且速度反向大小不變，則所受的洛倫茲力大小、方向均不變變，則所受的洛倫茲力大小、方向均不變 C C、只要帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就一定受、只要帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就一定受洛倫茲力作用洛倫茲力作用 D D、帶電粒子受洛倫茲力小，則該磁場(chǎng)的磁、帶電粒子受洛倫茲力小，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小感應(yīng)強(qiáng)度小 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 電子以初速度電子以初速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的的 BD 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,則則( ) ( ) A

16、 A、磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不變、磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不變. . B B、磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不做功、磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不做功 C C、電子的速度始終不變、電子的速度始終不變. . D D、電子的動(dòng)能始終不變、電子的動(dòng)能始終不變 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 一長(zhǎng)直螺線管通有交流電，一個(gè)電子以速度一長(zhǎng)直螺線管通有交流電，一個(gè)電子以速度v沿著螺線管的軸線射入管內(nèi)，則電子在管內(nèi)沿著螺線管的軸線射入管內(nèi)，則電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況是：的運(yùn)動(dòng)情況是：( ( C ) ) A A、勻加速運(yùn)動(dòng)、勻加速運(yùn)動(dòng) B B、勻減速運(yùn)動(dòng)、勻減速運(yùn)動(dòng) C C、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng) D D、在螺線管內(nèi)來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)、在螺線管內(nèi)來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng) 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 如圖示，一帶負(fù)電的小滑塊從粗糙的斜面頂如圖示，一帶負(fù)電的小滑塊從粗糙的斜面頂端滑至底端時(shí)的速率為端滑至底端時(shí)的速率為v；若加一個(gè)垂直紙面；若加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并保證小滑塊能滑至底端，向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并保證小滑塊能滑至底端，則它滑至底端時(shí)的速率將（則它滑至底端時(shí)的速率將（B ） A A、變大、變大 B B、變小、變小 C C、不變、不變 D D、條件不足，無(wú)法判斷、條件不足，無(wú)法判斷 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 十九世紀(jì)二十年代十九世紀(jì)二十年代, , 以塞貝克以塞貝克( (數(shù)學(xué)家數(shù)學(xué)家) )為代表的為代表的科學(xué)家已認(rèn)識(shí)到科學(xué)家已認(rèn)識(shí)到: : 溫度差