1.2磁場對運(yùn)動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)

磁場對運(yùn)動電荷的作用力1、磁場對通電導(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？磁場對通電導(dǎo)線有作用力；而帶電粒子的定向移動形成了電流。那么，磁場對運(yùn)動電荷有作用力嗎？電荷的定向移動形成的大?。篎＝ILBsinθ方向：左手定則IFB

知識回顧陰極射線管

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，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動軌跡。一、洛倫茲力1.定義:實驗表明運(yùn)動電荷在磁場中受到力的作用，

這個力叫做洛倫茲力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對電流的作用磁場對運(yùn)動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)動方向（電流方向）這時拇指所指方向就是該電荷在磁場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)洛倫茲力對帶電粒子不做功洛倫茲力會對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噴入勻強(qiáng)磁場中，它們在磁場中的運(yùn)動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）每個電荷所受的洛倫茲力？設(shè)有一段長為L，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，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，求：三、洛倫茲力的大小安培力大小等于各個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，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)線與磁場應(yīng)強(qiáng)度垂直。設(shè)帶電粒子定向運(yùn)動的速度都是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，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)動的方向與磁場方向垂直時:F洛＝qvB②

若帶電粒子速度v與磁場B夾角為θ時：F洛＝qvBsinθ1.洛倫茲力的計算公式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，F(xiàn)＝0，不受洛倫茲力

③當(dāng)電荷靜時(v=0):

F洛＝0(磁場對靜止電荷不產(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)動速度方向垂直，當(dāng)粒子在磁場中運(yùn)動時，因受到洛倫茲力的作用，就會發(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)磁場熒光屏——被電子束撞擊時發(fā)光【思考與討論】①要使電子打在O點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場大小如何?②要使電子打在A點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向?③要使電子打在B點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向?④要使電子從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動,偏轉(zhuǎn)磁場應(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)磁場區(qū)域(圖中圓內(nèi)),沿圖中實線方向射出磁場,最后打在屏上P點(diǎn),則磁場的方向可能為(

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?。?/p>

（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，將（）

A.豎直向下沿直線射向地面

B.相對于預(yù)定地點(diǎn)向東偏轉(zhuǎn)

C.相對于預(yù)定地點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)

D.相對于預(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，才能沿著圖示虛線路徑通過這個速度選擇器。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)小于電場力（或洛倫茲力），重力對粒子運(yùn)動的影響很小，所以一般情況下都忽略不計。完全解答：

由電場特性知帶正電粒子受到向下的電場力，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，粒子才沿圖示的直線運(yùn)動，即：知識歸納：1、速度選擇器只對選擇的粒子的速度有要求，而對粒子的質(zhì)量、電荷量大小及帶電正、負(fù)無要求.2、當(dāng)

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

時，粒子向F電方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做正功，粒子的動能增大，電勢能減小.一種用磁流體發(fā)電的裝置如圖所示。平行金屬板A、B之間有一個很強(qiáng)的磁場。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，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把A、B和用電器連接，A、B就是一個直流電源的兩個電極。（1）A、B板哪一個是電源的正極?（2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場按勻強(qiáng)磁場處理，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，這個發(fā)電機(jī)的電動勢是多大？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，運(yùn)動電荷受到與洛倫茲力方向相反的電場力，但電場力小于洛倫茲力，電荷繼續(xù)向兩板聚集，板間電場不斷增強(qiáng)，電荷所受電場力不斷增加，當(dāng)電場力等于洛倫茲力時，板上電荷處于動態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。三、磁流體發(fā)電（2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場按勻強(qiáng)磁場處理，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，這個