高中物理(新教材)選修二課件1：1-2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 人教版

第一章1.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道什么是洛倫茲力，會(huì)用左手定則判斷洛倫茲力的方向。2、掌握洛倫茲力公式的推導(dǎo)過程，會(huì)用公式分析求解洛倫茲力。3、了解電視顯像管的基本構(gòu)造和工作原理。一、洛倫茲力的方向

演示實(shí)驗(yàn)電子射線管發(fā)出的電子束，如圖中的徑跡是一條直線。把電子射線管放在蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中，如圖中電子束的徑跡向下發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，若調(diào)換磁鐵南北極的位置，則電子束的徑跡會(huì)向，上偏轉(zhuǎn)。1.定義：洛倫茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力稱為洛倫茲力。2.洛倫茲力和安培力的關(guān)系①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解釋。②大小關(guān)系：F安＝NF洛(N是導(dǎo)體中定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù))。③方向關(guān)系：洛倫茲力與安培力的方向一致，均可用左手定則進(jìn)行判斷。3.方向：由左手定則判斷洛倫茲力的方向可以依照左手定則判定：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(chǎng)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。4.洛倫茲力的特點(diǎn)洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動(dòng)方向的變化而變化。但無論怎樣變化，洛倫茲力都與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故洛倫茲力永不做功，它只改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向，不改變電荷的速度大小。二、洛倫茲力的大小

1.推導(dǎo)洛倫茲力的表達(dá)式如圖所示，設(shè)有一段長為L

的通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置，橫截面積為s，單位體積中含有的電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，它向右移動(dòng)的平均速度為v。F安=NF洛，N為導(dǎo)體中電荷的總個(gè)數(shù)導(dǎo)體所受安培力F安=

BIL電流微觀表達(dá)式I=

nqSv導(dǎo)體中的電荷個(gè)數(shù)N=

nLS由公式我們可以看出，影響洛倫茲力大小因素有：磁感應(yīng)強(qiáng)度B電荷量q電荷運(yùn)動(dòng)快慢

v思考：若此電子不垂直射入磁場(chǎng)，電子受到的洛倫茲力又如何呢？由公式我們可以看出，影響洛倫茲力大小因素有：磁感應(yīng)強(qiáng)度B電荷量q電荷運(yùn)動(dòng)快慢

v思考：若此電子不垂直射入磁場(chǎng)，電子受到的洛倫茲力又如何呢？2.公式(1)電荷量為q的粒子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，那么粒子受到的洛侖茲力為F=qvB，如圖1所示。(2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)的方向夾角為θ時(shí)電荷所受的洛倫茲力為F=qvBsinθ，如圖2所示。圖2圖13.

洛倫茲力與靜電力的比較洛倫茲力靜電力力的概念磁場(chǎng)對(duì)放入其中的運(yùn)動(dòng)電荷的作用電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷的作用產(chǎn)生條件磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷，且運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不共線時(shí)，電荷受到洛倫茲力電場(chǎng)中的電荷無論是靜止還是沿任意方向運(yùn)動(dòng)都要受到靜電力的作用方向由左手定則來判斷正電荷受力方向與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷則相反大小F洛=qvBsinθF=Eq做功情況一定不做功可能做正功，可能做負(fù)功，也可能不做功三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)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。顯像管原理示意圖在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在不斷變化，因此電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)就像下圖那樣不斷移動(dòng)，這在顯示技術(shù)中叫作掃描（scanning）。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍叫作一場(chǎng)，電視機(jī)中的顯像管每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，所以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光。課堂小結(jié)

大?。篺洛=qvB方向：左手定則，f洛⊥Bv平面一、洛倫茲力二、電子束的磁偏轉(zhuǎn)課堂小結(jié)

大?。篺洛=qvB方向：左手定則，f洛⊥Bv平面一、洛倫茲力二、電子束的磁偏轉(zhuǎn)課堂練習(xí)1．在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則電子將A.向上偏轉(zhuǎn) B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙里偏轉(zhuǎn) D.向紙外偏轉(zhuǎn)解析：由題圖可知，直導(dǎo)線電流的方向由左向右，根據(jù)安培定則，可判定直導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶铮娮舆\(yùn)動(dòng)方向由左向右，由左手定則知(電子帶負(fù)電荷，四指要指向電子運(yùn)動(dòng)方向的反方向)，電子將向下偏轉(zhuǎn)，故B選項(xiàng)正確。2．有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述,下列說法中正確的是(

)A.通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B.安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)C.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的洛倫茲力做正功D.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行解析：通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)，不受安培力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功；選項(xiàng)C錯(cuò)誤；安培力方向與磁場(chǎng)方向垂直，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，選項(xiàng)B正確。3．電視機(jī)顯像管應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理．如圖所示，電子束經(jīng)電子槍加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，然后打在熒光屏上產(chǎn)生亮點(diǎn)．沒有磁場(chǎng)時(shí)，亮點(diǎn)在O點(diǎn)；加上磁場(chǎng)后，亮點(diǎn)的位置偏離O點(diǎn)，以下說法正確的是(

)A．僅增大加速電壓，亮點(diǎn)將遠(yuǎn)離O點(diǎn)B．僅減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，亮點(diǎn)將遠(yuǎn)離O點(diǎn)C．增大加速電壓同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，亮點(diǎn)可能遠(yuǎn)離O點(diǎn)D．增大加速電壓同時(shí)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，亮點(diǎn)可能遠(yuǎn)離O點(diǎn)

4．一初速度為零的質(zhì)子，經(jīng)過電壓為1880V的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為5.0×10－4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．求質(zhì)子受到的洛倫茲力的大?。?質(zhì)子質(zhì)量m＝1.67×10－27kg，g取10m/s2)

備用工具&資料

2．有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述,下列說法中正確的是(

)A.通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B.安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)C.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的洛倫茲力做正功D.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行解析：通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)，不受安培力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功；選項(xiàng)C錯(cuò)誤；安培力方向與磁場(chǎng)方向垂直，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，選項(xiàng)B正確。一、洛倫茲力的方向

演示實(shí)驗(yàn)電子射線管發(fā)出的電子束，如圖中的徑跡是一條直線。把電子射線管放在蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中，如圖中電子束的徑跡向下發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，若調(diào)換磁鐵南北極的位置，則電子束的徑跡會(huì)向，上偏轉(zhuǎn)。4.洛倫茲力的特點(diǎn)洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動(dòng)方向的變化而變化。但無論怎樣變化，洛倫茲力都與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故洛倫茲力永不做功，它只改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向，不改變電荷的速度大小。二、洛倫茲力的大小

1.推導(dǎo)洛倫茲力的表達(dá)式如圖所示，設(shè)有一段長為L