運(yùn)動電荷在磁場中的運(yùn)動

關(guān)于運(yùn)動電荷在磁場中的運(yùn)動預(yù)習(xí)自測暴露的問題：

1、判斷洛倫茲力方向時由于正負(fù)電荷未分清，導(dǎo)致四指指向錯誤。2、在計(jì)算洛倫茲力大小時，沒有明確題目中的夾角是不是速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的夾角，而單純套公式，導(dǎo)致計(jì)算錯誤。3、對洛倫茲力的特點(diǎn)缺乏理解，導(dǎo)致做出錯誤的判斷。第2頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

問題1：電視顯像管中的電子束只是細(xì)細(xì)的一束，為什么能使整個屏幕發(fā)光？第3頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

人類首次拍到南北極

光“同放光彩”的奇景

問題2：

從宇宙深處射來的帶電粒子為什么只在地球兩極引起極光？冰島的極光第4頁,共33頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)運(yùn)動電荷在磁場中受到的力第5頁,共33頁，2024年2月25日，星期天回顧復(fù)習(xí)：1、安培力的定義：磁場對通電導(dǎo)線的作用力

方向的判斷：

左手定則

大小的計(jì)算：2、電流是如何形成的？電流是由電荷的定向移動形成的

F＝ILBsinθ猜想：磁場可能對運(yùn)動電荷有力的作用。第6頁,共33頁，2024年2月25日，星期天演示：陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)

思考與討論：在這個實(shí)驗(yàn)當(dāng)中觀察到了什么現(xiàn)象？根據(jù)這個現(xiàn)象能得出什么結(jié)論？第7頁,共33頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

在沒有外磁場時，電子束沿直線運(yùn)動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生了彎曲。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

陰極射線管中的電子束在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，磁場對運(yùn)動電荷確實(shí)存在作用力．第8頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

1、定義：磁場對運(yùn)動電荷的作用力叫做洛倫茲力

2、方向的判斷：

通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力，實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).一、洛倫茲力：

伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動的方向，這時拇指所指的方向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。左手定則第9頁,共33頁，2024年2月25日，星期天vvFF第10頁,共33頁，2024年2月25日，星期天vvBvFF垂直紙面向外

例1：試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向

反思:判斷洛倫茲力方向時，要分清研究的是正電荷還是負(fù)電荷，要是負(fù)電荷，四指要指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向,并且左右手也得分清。第11頁,共33頁，2024年2月25日，星期天變式訓(xùn)練：

試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向，或帶電粒子的電性、或帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動方向。vFFvv洛倫茲力方向垂直紙面向里第12頁,共33頁，2024年2月25日，星期天思考與討論：1、洛倫茲力的方向與帶電粒子的運(yùn)動方向有什么關(guān)系？

洛倫茲力的方向既垂直于磁場方向，又垂直于速度方向，即垂直于磁場和速度所組成的平面。2、洛倫茲力對帶電粒子運(yùn)動的速度有什么樣的影響？

洛倫茲力只改變速度方向，不改變速度的大小。3、洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？洛侖茲力對帶電粒子永不做功。第13頁,共33頁，2024年2月25日，星期天洛倫茲力的特點(diǎn)：（1）、洛倫茲力的方向既垂直于磁場方向，又垂直于速度方向，即垂直于磁場和速度所組成的平面。（2）、洛倫茲力對電荷不做功，即不改變速度的大小，只改變速度的方向。第14頁,共33頁，2024年2月25日，星期天例2、在只受洛倫茲力的條件下,關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動,下列說法中正確的是（）

A、洛倫茲力既改變帶電粒子的速度方向，也改變其速度的大小。

B、洛倫茲力只改變帶電粒子運(yùn)動方向。

C、洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功。D、洛倫茲力始終與速度垂直，所以粒子在運(yùn)動過程中的動能保持不變。BCD第15頁,共33頁，2024年2月25日，星期天探究洛倫茲力大小的表達(dá)式：

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（1）電流強(qiáng)度I。（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。第16頁,共33頁，2024年2月25日，星期天(適用條件：速度方向與磁場方向垂直)若速度v與磁場B的方向夾角為θ導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度:導(dǎo)線受安培力為:導(dǎo)線中的電荷的總個數(shù)為總電荷數(shù)：每個電荷受力為:F=qV1B=qVBsinθ（θ為V與B的夾角）vθBV2V1I=nqsv

F安＝ILB＝（nqsv）LBN=nsLF＝ｑVB探究洛倫茲力大小的表達(dá)式：第17頁,共33頁，2024年2月25日，星期天3、洛倫茲力的大小

F=qVBsinθ（θ為V與B的夾角）（1）V=0時，F(xiàn)=0，即磁場對靜止電荷沒有力的作用（2）θ=0(V∥B）時，F(xiàn)=0（3）θ=90°(V⊥B）時，F(xiàn)=qVB第18頁,共33頁，2024年2月25日，星期天例3、當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管，若不計(jì)重力，則[

]A．帶電粒子速度大小改變；B．帶電粒子速度方向改變；C．帶電粒子速度大小不變；D．帶電粒子速度方向不變。CD.反思：帶點(diǎn)粒子在磁場中受不受洛倫茲力決定于速度的方向和磁場的方向，所以在速度已知的情況下，一定要弄清磁場的分布特點(diǎn)。第19頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1.2T，方向由南指向北，如有一質(zhì)子沿豎直向下的方向進(jìn)入磁場，磁場作用在質(zhì)子上的力為9.6×10-14N，則質(zhì)子射入時速度為

,質(zhì)子在磁場中向

方向偏轉(zhuǎn)。變式訓(xùn)練：5×10５m/s

東第20頁,共33頁，2024年2月25日，星期天1、電視顯像管的工作原理主要構(gòu)造:電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等【思考與討論】1．若要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的Ａ點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？2．若要使電子束打在Ｂ點(diǎn)，磁場應(yīng)該沿什么方向？3．若要使電子束打在熒光屏上的位置由Ｂ逐漸向Ａ點(diǎn)移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？二、應(yīng)用

垂直紙面向外

垂直紙面向里先垂直紙面向里并逐漸減小，然后垂直紙面向外并逐漸增大。第21頁,共33頁，2024年2月25日，星期天原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理第22頁,共33頁，2024年2月25日，星期天++以正電荷為例2、極光現(xiàn)象第23頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

例4、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.B.相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn).C.相對于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn).D.相對于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn).B第24頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為“太陽風(fēng)”。這是一束可以覆蓋地球的強(qiáng)大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場，磁場使該顆粒流偏向地磁極下落，它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這些離子發(fā)射不同波長的輻射，產(chǎn)生出紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)同樣可看到這一現(xiàn)象，稱之為北極光。第25頁,共33頁，2024年2月25日，星期天第26頁,共33頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)堂檢測1、如圖所示，帶電粒子所受洛倫茲力方向垂直紙面向外的是（）2、有關(guān)電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是（）A．電荷在磁場中一定受洛倫茲力的作用.B．電荷在電場中一定受電場力的作用.C．電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致.D．電荷若受洛倫茲力，則受力方向與該處的磁場方向垂直.CBD第27頁,共33頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)堂檢測3．帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動,下面說法中正確的是(

)

A．只要速度大小相同,所受洛倫茲力就相同.

B．如果把+q改為-q,且速度反向、大小不變,則洛倫茲力的大小不變.C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直,磁場方向一定與電荷運(yùn)動方向垂直.

D．粒子只受到洛倫茲力的作用.不可能做勻速直線運(yùn)動.BD第28頁,共33頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)堂檢測4、關(guān)于帶電粒子所受洛侖茲力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是（）A、F、B、v三者必定均相互垂直B、F必定垂直于B、v，但B不一定垂直vC、B必定垂直于F，但F不一定垂直于vD、v必定垂直于F，但F不一定垂直于BＢ第29頁,共33頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)堂檢測5、電子以4×106m/s的速率垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場中，受到的洛倫茲力為

N，如果電子射入磁場時的速度v與B的方向間的夾角是30°，則電子所受的洛倫茲力為

N3.2×10-13

1.6×10-13第30頁,共33頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)堂檢測6、如圖所示，在電子射線管上方平行放置一通有自左向右電流的長直導(dǎo)線，則電子射線將（）A、向上偏B、向下偏C、向紙內(nèi)偏D、向紙外偏Ｂ×××第31頁,共33頁，2024年2月25日，星期天小結(jié)：1、洛倫茲力：磁場對運(yùn)動電荷的作用力安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).2、洛倫茲力的方向：左手定則

F⊥vF⊥B3、洛倫茲力大?。篎=qVBsinθ