運動電荷在磁場中的運動

運動電荷在磁場中的運動預(yù)習自測暴露的問題：

1、判斷洛倫茲力方向時由于正負電荷未分清，導(dǎo)致四指指向錯誤。2、在計算洛倫茲力大小時，沒有明確題目中的夾角是不是速度與磁感應(yīng)強度的夾角，而單純套公式，導(dǎo)致計算錯誤。3、對洛倫茲力的特點缺乏理解，導(dǎo)致做出錯誤的判斷。第2頁,共30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細的一束，為什么能使整個屏幕發(fā)光？第3頁,共30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30頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)運動電荷在磁場中受到的力第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天回顧復(fù)習：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：磁場可能對運動電荷有力的作用。第6頁,共30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：在這個實驗當中觀察到了什么現(xiàn)象？根據(jù)這個現(xiàn)象能得出什么結(jié)論？第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天實驗現(xiàn)象：

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

陰極射線管中的電子束在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，磁場對運動電荷確實存在作用力．第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天

1、定義：磁場對運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)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運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30頁，2024年2月25日，星期天vvFF第10頁,共30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電荷，要是負電荷，四指要指向負電荷運動的反方向,并且左右手也得分清。第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天變式訓練：

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、或帶點粒子的運動方向。vFFvv洛倫茲力方向垂直紙面向里第12頁,共30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30頁，2024年2月25日，星期天洛倫茲力的特點：（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30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)于帶電粒子在勻強磁場中的運動,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，所以粒子在運動過程中的動能保持不變。BCD第15頁,共30頁，2024年2月25日，星期天探究洛倫茲力大小的表達式：

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)強度為B的勻強磁場中，求（1）電流強度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30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式：第17頁,共30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30頁，2024年2月25日，星期天例3、當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，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。第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天

有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為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)。變式訓練：5×10５m/s

東第20頁,共30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，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？2．若要使電子束打在Ｂ點，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30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30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30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，則這些質(zhì)子在進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)定點稍向西偏轉(zhuǎn).D.相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn).B第24頁,共30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”。這是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風在地球上空環(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30頁，2024年2月25日，星期天第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天當堂檢測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30頁，2024年2月25日，星期天當堂檢測3．帶電荷量為+q的粒子在勻強磁場中運動,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動.BD第28頁,共30頁，2024年2月25日，星期天當堂檢測4、關(guān)于帶電粒子所受洛侖茲力F、磁感應(yīng)強度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