运动电荷在磁场中的运动

运动电荷在磁场中的运动预习自测暴露的问题：

1、判断洛伦兹力方向时由于正负电荷未分清，导致四指指向错误。2、在计算洛伦兹力大小时，没有明确题目中的夹角是不是速度与磁感应强度的夹角，而单纯套公式，导致计算错误。3、对洛伦兹力的特点缺乏理解，导致做出错误的判断。第2页,共30页，2024年2月25日，星期天

问题1：电视显像管中的电子束只是细细的一束，为什么能使整个屏幕发光？第3页,共30页，2024年2月25日，星期天

人类首次拍到南北极

光“同放光彩”的奇景

问题2：

从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在地球两极引起极光？冰岛的极光第4页,共30页，2024年2月25日，星期天第五节运动电荷在磁场中受到的力第5页,共30页，2024年2月25日，星期天回顾复习：1、安培力的定义：磁场对通电导线的作用力

方向的判断：

左手定则

大小的计算：2、电流是如何形成的？电流是由电荷的定向移动形成的

F＝ILBsinθ猜想：磁场可能对运动电荷有力的作用。第6页,共30页，2024年2月25日，星期天演示：阴极射线在磁场中的偏转

思考与讨论：在这个实验当中观察到了什么现象？根据这个现象能得出什么结论？第7页,共30页，2024年2月25日，星期天实验现象：

在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。实验结论：

阴极射线管中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力．第8页,共30页，2024年2月25日，星期天

1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力

2、方向的判断：

通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现.一、洛伦兹力：

伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。左手定则第9页,共30页，2024年2月25日，星期天vvFF第10页,共30页，2024年2月25日，星期天vvBvFF垂直纸面向外

例1：试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向

反思:判断洛伦兹力方向时，要分清研究的是正电荷还是负电荷，要是负电荷，四指要指向负电荷运动的反方向,并且左右手也得分清。第11页,共30页，2024年2月25日，星期天变式训练：

试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。vFFvv洛伦兹力方向垂直纸面向里第12页,共30页，2024年2月25日，星期天思考与讨论：1、洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系？

洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于速度方向，即垂直于磁场和速度所组成的平面。2、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么样的影响？

洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度的大小。3、洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？洛仑兹力对带电粒子永不做功。第13页,共30页，2024年2月25日，星期天洛伦兹力的特点：（1）、洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于速度方向，即垂直于磁场和速度所组成的平面。（2）、洛伦兹力对电荷不做功，即不改变速度的大小，只改变速度的方向。第14页,共30页，2024年2月25日，星期天例2、在只受洛伦兹力的条件下,关于带电粒子在匀强磁场中的运动,下列说法中正确的是（）

A、洛伦兹力既改变带电粒子的速度方向，也改变其速度的大小。

B、洛伦兹力只改变带电粒子运动方向。

C、洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功。D、洛伦兹力始终与速度垂直，所以粒子在运动过程中的动能保持不变。BCD第15页,共30页，2024年2月25日，星期天探究洛伦兹力大小的表达式：

设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求（1）电流强度I。（2）通电导线所受的安培力。（3）这段导线内的自由电荷数。（4）每个电荷所受的洛伦兹力。第16页,共30页，2024年2月25日，星期天(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)若速度v与磁场B的方向夹角为θ导线中的电流强度:导线受安培力为:导线中的电荷的总个数为总电荷数：每个电荷受力为:F=qV1B=qVBsinθ（θ为V与B的夹角）vθBV2V1I=nqsv

F安＝ILB＝（nqsv）LBN=nsLF＝ｑVB探究洛伦兹力大小的表达式：第17页,共30页，2024年2月25日，星期天3、洛伦兹力的大小

F=qVBsinθ（θ为V与B的夹角）（1）V=0时，F=0，即磁场对静止电荷没有力的作用（2）θ=0(V∥B）时，F=0（3）θ=90°(V⊥B）时，F=qVB第18页,共30页，2024年2月25日，星期天例3、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则[

]A．带电粒子速度大小改变；B．带电粒子速度方向改变；C．带电粒子速度大小不变；D．带电粒子速度方向不变。CD.反思：带点粒子在磁场中受不受洛伦兹力决定于速度的方向和磁场的方向，所以在速度已知的情况下，一定要弄清磁场的分布特点。第19页,共30页，2024年2月25日，星期天

有一匀强磁场，磁感应强度大小为1.2T，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为9.6×10-14N，则质子射入时速度为

,质子在磁场中向

方向偏转。变式训练：5×10５m/s

东第20页,共30页，2024年2月25日，星期天1、电视显像管的工作原理主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等【思考与讨论】1．若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的Ａ点，偏转磁场应该沿什么方向？2．若要使电子束打在Ｂ点，磁场应该沿什么方向？3．若要使电子束打在荧光屏上的位置由Ｂ逐渐向Ａ点移动，偏转磁场应该怎样变化？二、应用

垂直纸面向外

垂直纸面向里先垂直纸面向里并逐渐减小，然后垂直纸面向外并逐渐增大。第21页,共30页，2024年2月25日，星期天原理：应用电子束磁偏转的道理第22页,共30页，2024年2月25日，星期天++以正电荷为例2、极光现象第23页,共30页，2024年2月25日，星期天

例4、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()A.竖直向下沿直线射向.B.相对于预定地面向东偏转.C.相对于预定点稍向西偏转.D.相对于预定点稍向北偏转.B第24页,共30页，2024年2月25日，星期天

在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为“太阳风”。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，称之为北极光。第25页,共30页，2024年2月25日，星期天第26页,共30页，2024年2月25日，星期天当堂检测1、如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是（）2、有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是（）A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用.B．电荷在电场中一定受电场力的作用.C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致.D．电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁场方向垂直.CBD第27页,共30页，2024年2月25日，星期天当堂检测3．带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是(

)

A．只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同.

B．如果把+q改为-q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小不变.C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直.

D．粒子只受到洛伦兹力的作用.不可能做匀速直线运动.BD第28页,共30页，2024年2月25日，星期天当堂检测4、关于带电粒子所受洛仑兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（）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