【物理】磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力(方向、大小) 2023-2024學(xué)年高二下人教版（2019）選擇性必修第二冊

§1.21磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力(方向、大小)物理選擇性必修第二冊第一章安培力與洛倫茲力課前練：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體,兩端加一定的電壓,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S

,自由電子數(shù)密度(單位體積內(nèi)的自由電子數(shù))為n,自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v,

電子電荷量絕對值為e

,求導(dǎo)體中電流的表達(dá)式I=neSv知識回顧一.安培力的方向、大小？2.當(dāng)B⊥I時(shí),F=BIL3.當(dāng)B∥I時(shí),F=04.當(dāng)B與I成角時(shí),F=BILsinθF垂直于B、I所決定的平面1.方向：左手定則二、電流是怎樣形成的？方向？三、磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用力嗎？

如果有，力的方向和大小又是怎樣的呢？實(shí)驗(yàn)演示：觀察電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)(陰極射線管)思考:電子流的偏轉(zhuǎn)說明了什么？畫出磁場方向、電子速度方向、等效電流方向、受力方向，分析其方向關(guān)系一、洛倫茲力的方向1.定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力稱為洛倫茲力。2.洛倫茲力的方向：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)

實(shí)驗(yàn)表明運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力的方向,與運(yùn)動(dòng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直。2.洛倫茲力的方向：左手定則伸開左手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入,并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。一、洛倫茲力的方向2．試判斷圖示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受到的洛倫茲力的方向。教材第12頁1.設(shè)靜止導(dǎo)線中定向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的速度都是v,單位體積內(nèi)的粒子數(shù)為n。算出圖1.2-3中一段導(dǎo)線中的粒子數(shù),這就是在時(shí)間t內(nèi)通過橫截面S的粒子數(shù)。粒子的電荷量記為q

,由此可以算出q與電流I的關(guān)系。2.寫出這段長為vt的導(dǎo)線所受的安培力F安。3.求出每個(gè)粒子所受的力,它等于洛倫茲力F洛。這時(shí),許多中間量,如n、S、t等都應(yīng)不再出現(xiàn)。推導(dǎo)時(shí)仍然可以認(rèn)為做定向運(yùn)動(dòng)的電荷是正電荷,所得結(jié)果具有普遍性。如何由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式？建議你沿以下邏輯線索思考。二、洛倫茲力的大小當(dāng)B⊥v時(shí),F=qvB二、洛倫茲力的大小(1).當(dāng)B⊥v時(shí),F=qvB(2).當(dāng)B∥v時(shí),F=0(3).當(dāng)B與v成角時(shí),F=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＝qvB

,洛倫茲力最大(2).當(dāng)v∥B時(shí),F＝0,不受洛倫茲力(3).當(dāng)電荷靜止時(shí)(v=0):

F洛＝0(磁場對靜止電荷不產(chǎn)生力的作用)3.洛倫茲力特點(diǎn)(1).只改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的方向,不改變大小。(2).洛倫茲力不做功。請從洛倫茲力的方向與速度方向的關(guān)系思考洛倫茲力有哪些的特點(diǎn)？洛倫茲力與電場力比較洛倫茲力與電場力比較洛倫茲力電場力性質(zhì)產(chǎn)生條件方向大小做功情況洛倫茲力與電場力比較磁場對在其中運(yùn)動(dòng)的電荷有作用力v≠0，且v不與B平行左手定則F⊥Bv平面F洛

=qvBsinθ

一定不做功電場對放入其中的電荷有作用力電場中的電荷無論靜止，還是運(yùn)動(dòng)都要受到電場力正電荷受力方向與場強(qiáng)方向一致負(fù)電荷受力方向與場強(qiáng)方向相反F＝qE可能做正功，可能做負(fù)功，也可能不做功總結(jié)：磁場的性質(zhì)①對磁極有力的作用：②對通電導(dǎo)線有力的作用：③對運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用：小磁針N極的受力方向F安⊥

B、I所決定平面F安=ILBsinθB：勻強(qiáng)磁場L：始末兩點(diǎn)間有效長度θ：B與IL間的夾角F洛⊥B、v所決定平面F洛=qvBsin

1．電子的速率v=3.0×106m/s，沿著與磁場垂直的方向射入B=0.10T的勻強(qiáng)磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？4.8×10-14N教材第12頁2.在氫原子內(nèi),氫原子核與電子之間的最短距離為5.3×10-11m。

試比較氫原子核與電子之間的靜電力和萬有引力。[針對訓(xùn)練1]帶電粒子(不計(jì)重力)穿過飽和蒸汽時(shí)，在它經(jīng)過的路徑上飽和蒸汽便凝成小液滴，從而顯示了粒子的徑跡，這是云室的原理，如圖所示是云室中拍攝的照片，云室中加了垂直于照片向外的勻強(qiáng)磁場，圖中Oa、Ob、Oc、Od是從O點(diǎn)發(fā)出的四種粒子的徑跡，下列說法正確的是()A．四種粒子都帶正電B．四種粒子都帶負(fù)電C．打到a、b點(diǎn)的粒子帶正電D．打到c、d點(diǎn)的粒子帶正電D1．(洛倫茲力的方向)每時(shí)每刻都有大量宇宙射線向地球射來，地磁場可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對保護(hù)地球上的生命有著十分重要的意義．假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來，在地磁場的作用下，它將()A．向東偏轉(zhuǎn)

B．向南偏轉(zhuǎn)C．向西偏轉(zhuǎn)

D．向北偏轉(zhuǎn)A課堂小結(jié):磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用力一、洛倫茲力的方向：左手定則二、洛倫茲力的大小(1).當(dāng)B⊥v時(shí),F=qvB(2).當(dāng)B∥v時(shí),F=0(3).當(dāng)B與v成角時(shí),F=qvBsinθ三.洛倫茲力特點(diǎn)(1).只改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的方向,不改變大小。(2).洛倫茲力不做功。(3).洛倫茲力與電場力比較2．(靜電力與洛倫茲力)關(guān)于電荷所受靜電力和洛倫茲力，下列說法正確的是(

)A．電荷在磁場中一定受洛倫茲力作用B．電荷在電場中一定受靜電力作用C．電荷所受靜電力一定與該處電場方向一致D．電荷所受洛倫茲力不一定與磁場