1.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性(1)2

第一章安培力與洛倫茲力第2節(jié)

磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力的大小和方向是怎樣的？2、電流是如何形成的？其微觀表達(dá)式的形式為？磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有作用力；而帶電粒子的定向移動(dòng)形成了電流。那么，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力嗎？電荷的定向移動(dòng)形成的大?。篎＝ILBsinθ方向：左手定則IFB

知識(shí)回顧陰極射線管

從陰極發(fā)射出來的電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使其加速，形成電子束，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。一、洛倫茲力1.定義:實(shí)驗(yàn)表明運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到力的作用，

這個(gè)力叫做洛倫茲力2、安培力與洛倫茲力的關(guān)系安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)安培力洛侖茲力磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用因果微觀原因宏觀表現(xiàn)左手定則:伸開左手，使拇指和其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向（電流方向）這時(shí)拇指所指方向就是該電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力方向。既然洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)，那么洛倫茲力的方向應(yīng)該也滿足左手定則二、洛倫茲力的方向若為負(fù)電荷，四指應(yīng)指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向fvBF洛既與B垂直又與v垂直，即垂直于B和v所確定的平面，但B與v不一定垂直.二、洛倫茲力的方向FV洛倫茲力方向的特點(diǎn)洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功洛倫茲力會(huì)對(duì)帶電粒子做功改變粒子速度大小嗎？例1、試判斷下列圖中各帶電粒子所受洛倫茲力的方向、或帶電粒子的電性。vF洛F洛B垂直于紙面向里運(yùn)動(dòng)BvBvF洛BvB洛侖茲力垂直于紙面向外-洛侖茲力垂直于紙面向外F洛=0例2.將含有大量正、負(fù)帶電粒子及不帶電粒子的氣體以一定速度垂直于磁場(chǎng)噴入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡分成了如圖所示的三束，其中②是直線。則(

)A

①是帶正電的粒子B

②是帶正電的粒子C

③是帶正電的粒子D

③是不帶電的粒子A（1）通電導(dǎo)線中的電流？（2）通電導(dǎo)線所受的安培力？（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)？

（4）每個(gè)電荷所受的洛倫茲力？設(shè)有一段長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求：三、洛倫茲力的大小安培力大小等于各個(gè)自由電荷所受洛倫茲力的合力（B與V垂直)

建立模型:通電導(dǎo)線放到勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)線與磁場(chǎng)應(yīng)強(qiáng)度垂直。設(shè)帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)的速度都是v,單位體積的粒子數(shù)為n,導(dǎo)體的橫截面積為S，每個(gè)粒子的電荷量為q

安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),我們可以由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式這段導(dǎo)體所受的安培力：F安=BIL=

BnqsvL這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：

N=nLs每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力大?。核伎迹喝?、洛倫茲力的大小安培力大小等于各個(gè)自由電荷所受洛倫茲力的合力

問題：若帶電粒子不垂直射入磁場(chǎng)，電子受到的洛倫茲力又如何呢？

為B和v之間的夾角vB11B┴vvv11┴①

當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí):F洛＝qvB②

若帶電粒子速度v與磁場(chǎng)B夾角為θ時(shí)：F洛＝qvBsinθ1.洛倫茲力的計(jì)算公式2.洛倫茲力F＝qvBsinθ的大小理解①當(dāng)v⊥B，F(xiàn)＝qvB，洛倫茲力最大②當(dāng)v∥B時(shí)，F(xiàn)＝0，不受洛倫茲力

③當(dāng)電荷靜時(shí)(v=0):

F洛＝0(磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷不產(chǎn)生力的作用)三、洛倫茲力的大小

洛倫茲力的方向與粒子的運(yùn)動(dòng)速度方向垂直，當(dāng)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受到洛倫茲力的作用，就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(顯像管電視機(jī)中就應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理.

三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)電子槍（陰極）——發(fā)射電子偏轉(zhuǎn)線圈——產(chǎn)生垂直紙面向里或向外的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)熒光屏——被電子束撞擊時(shí)發(fā)光【思考與討論】①要使電子打在O點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)大小如何?②要使電子打在A點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向?③要使電子打在B點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向?④要使電子從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該怎樣變化？垂直紙面向外先垂直紙面向外并逐漸減小,后垂直紙面向里并逐漸增大.垂直紙面向里B=0用圖像表示：練習(xí):

如圖所示,電子槍發(fā)射電子經(jīng)加速后沿虛線方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(圖中圓內(nèi)),沿圖中實(shí)線方向射出磁場(chǎng),最后打在屏上P點(diǎn),則磁場(chǎng)的方向可能為(

A

)

A.垂直于紙面向外 B.垂直于紙面向內(nèi)C.平行于紙面向上 D.平行于紙面向右

課堂小結(jié)一.

洛倫茲力的方向：左手定則二.

洛倫茲力的大小：

（θ為B與v夾角）（B⊥v）三.

電子束的磁偏轉(zhuǎn)洛倫茲力的應(yīng)用一、防止宇宙射線練習(xí)來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將（）

A.豎直向下沿直線射向地面

B.相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)向東偏轉(zhuǎn)

C.相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)

D.相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)B在圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器。試證明帶電粒子速度為多少時(shí)，才能沿著圖示虛線路徑通過這個(gè)速度選擇器。F洛F電思路導(dǎo)引：速度選擇器中所選擇的粒子都是微觀粒子，其所受重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力（或洛倫茲力），重力對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的影響很小，所以一般情況下都忽略不計(jì)。完全解答：

由電場(chǎng)特性知帶正電粒子受到向下的電場(chǎng)力，大小是由左手定則知收到的向上的洛倫茲力，大小F電＝qEF洛

=qvB二、速度選擇器F洛F電當(dāng)F電＝F洛

時(shí)，粒子才沿圖示的直線運(yùn)動(dòng)，即：知識(shí)歸納：1、速度選擇器只對(duì)選擇的粒子的速度有要求，而對(duì)粒子的質(zhì)量、電荷量大小及帶電正、負(fù)無要求.2、當(dāng)

時(shí)，粒子向F洛方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做負(fù)功，粒子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大.3、當(dāng)

時(shí)，粒子向F電方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做正功，粒子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小.一種用磁流體發(fā)電的裝置如圖所示。平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)。將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把A、B和用電器連接，A、B就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。（1）A、B板哪一個(gè)是電源的正極?（2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場(chǎng)按勻強(qiáng)磁場(chǎng)處理，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場(chǎng)，這個(gè)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)是多大？vF洛vF洛B板是電源的正極正電荷到達(dá)B板，負(fù)電荷到達(dá)A板，兩板之間形成電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)電荷受到與洛倫茲力方向相反的電場(chǎng)力，但電場(chǎng)力小于洛倫茲力，電荷繼續(xù)向兩板聚集，板間電場(chǎng)不斷增強(qiáng)，電荷所受電場(chǎng)力不斷增加，當(dāng)電場(chǎng)力等于洛倫茲力時(shí)，板上電荷處于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。三、磁流體發(fā)電（2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場(chǎng)按勻強(qiáng)磁場(chǎng)處理，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場(chǎng)，這個(gè)