高中物理 第一章 第六节洛伦兹力初探课件 粤教版选修11.ppt

第一章电与磁第六节洛伦兹力初探 栏目链接 由于受地球信风带和盛行西风带的影响 在海洋中形成一种河流成为海流 海流中蕴藏着巨大的动力资源 据统计 世界大洋中所有海流的发电能力达109kw 早在19世纪法拉第就曾设想 利用磁场使海流发电 因为海水中含有大量的带电离子 这些离子随海流做定向运动 如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转 便有可能发出电来 目前 日本的一些科学家计划利用海流建造一座容量为1500kw的磁流体发电机 栏目链接 如上图所示为一磁流体发电机的原理示意图 上 下两块金属板m n水平放置浸没在海水里 在金属板之间加一匀强磁场 磁场方向由南向北 海水从西向东流过两金属板之间 将在两金属板之间形成电势差 达到稳定状态后 哪块金属板的电势高 解答 沿海流方向正离子受洛伦兹力向上 落在m板上 负离子落在n板上 所以m板电势高 栏目链接 重点难点 1 洛伦兹力的认识 2 带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹判断 栏目链接 栏目链接 一 洛伦兹力 1 定义 在磁场中所受到的力叫做洛伦兹力 2 洛伦兹力与安培力的关系 安培力是洛伦兹力的 表现 3 当电荷以平行于磁场方向的速度进入磁场时 电荷不受洛伦兹力的作用 运动电荷 宏观 栏目链接 二 磁场对运动电荷的作用 1 实验 下图为抽成真空的阴极射线管 从阴极发射出来的电子束 在阴极和阳极间的 的作用下 轰击到长条形的荧光屏上发出荧光 可以显现出电子束的 电场 径迹 栏目链接 2 实验表明 1 在没有外磁场时 电子束是沿 前进的 2 如果把射线管放在蹄形磁铁的两极间 荧光屏上显示出的电子束运动的径迹发生 这表明运动电荷确实受到了磁场力的作用 这个力通常叫做 3 洛伦兹力方向与磁场方向 与运动电荷的运动方向 直线 弯曲 洛伦兹力 垂直 垂直 栏目链接 三 洛伦兹力的作用 1 磁偏转 2 显像管 无外加磁场时电子束 偏转 电子束将轰击在荧光屏的 并出现一个发光点 有外加磁场时电子束会 偏转 3 回旋加速器 为了研究物质的微观结构 常常要用高能带电粒子去轰击其他粒子 通过回旋加速器可以使带电粒子获得很高的能量 垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或发生偏转 无 中心 磁 栏目链接 栏目链接 考点一影响洛伦兹力方向的因素及左手定则 1 影响洛伦兹力方向的因素 1 洛伦兹力方向决定于磁场方向 粒子速度方向及粒子的正负情况 2 洛伦兹力方向总是垂直于磁场方向 也垂直于速度方向 栏目链接 2 判断洛伦兹力方向的方法 可用左手定则 即伸开左手 使大拇指跟其余四个手指垂直 并且都跟手掌在一个平面内 把手放入磁场中 让磁感线垂直穿入手心 并使伸开的四指指向正电荷运动的方向 则大拇指所指的方向 就是洛伦兹力的方向 若为负电荷 可用同样的方法判断 只是得到的方向与实际方向相反 3 洛伦兹力的特点 因洛伦兹力总是垂直于速度方向 故洛伦兹力永远不做功 栏目链接 例1 单选 下列说法正确的是 a 运动电荷在磁感应强度不为零的地方 一定受到洛伦兹力的作用b 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用 则该处的磁感应强度一定为零c 洛伦兹力可以改变带电粒子的动能d 洛伦兹力对带电粒子不做功 解析 当运动电荷沿平行于磁场方向射入磁场时 不受洛伦兹力的作用 此时 磁感应强度的大小不为0 故a b错 洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直 不做功 所以不能改变带电粒子的动能 故c错 d对 答案 d 栏目链接 变式练习 1 多选 关于安培力和洛伦兹力 如下说法中正确的是 a 带电粒子在磁场中运动时 一定受到洛伦兹力作用b 放置在磁场中的通电导线 一定受到安培力作用c 洛伦兹力对运动电荷一定不做功d 运动电荷仅在洛伦兹力的作用下 动能一定不变 栏目链接 变式练习 解析 当通电导线与磁场中平行时不受安培力的作用 b错 当运动电荷的运动方向与磁场方向平行时 运动电荷不受洛伦兹力作用 a错 洛伦兹力的方向总垂直于电荷运动的方向 所以洛伦兹力永远不做功 所以cd对 答案 cd 栏目链接 考点二带电粒子在匀强磁场中的运动 1 带电粒子在匀强磁场中的运动 当带电粒子仅受洛伦兹力的作用时 因洛伦兹力始终垂直于速度 所以粒子将做匀速圆周运动 2 磁偏转的应用 显像管 运动电荷在磁场中受洛伦兹力的作用 运动方向不断发生改变 带电粒子在磁场作用下运动轨迹发生偏转 这是显像管的基本原理 栏目链接 例2 多选 如果运动电荷除磁场力外不受其他任何力的作用 则带电粒子在磁场中做下列运动可能成立的是 a 做匀速直线运动b 做匀变速直线运动c 做变加速曲线运动d 做匀变速曲线运动 解析 当v b时 f 0 故运动电荷不受洛伦兹力作用而做匀速直线运动 当v与b不平行时 f 0且f与v恒垂直 即f只改变v的方向 故运动电荷做变加速曲线运动 答案 ac 栏目链接 变式练习 2 如果运动电荷除磁场力外不受其它任何力的作用 则带电粒子在磁场中作下列运动可能成立的是 a 作匀变速直线运动b 作匀变速曲线运动c 作变加速直线运动d 作变加速曲线运动 解析 运动电荷在磁场中受洛伦兹力的方向总是垂直于速度方向 所以洛伦兹力只改变速度方向 不改变速度大小 运动电荷只能做匀速圆周运动 答案 d 栏目链接 例3如图所示 带正电的粒子q 不计重力 水