湖南省新田县第一中学高中物理 3.5磁场对运动电荷的作用课件 新人教版选修31.ppt

复习 1 什么是安培力 2 安培力的方向如何确定 有什么特点 3 安培力的大小如何计算 提出问题 磁场对通电导线有力的作用 电流是由电荷的定向移动形成的 由此我们会想到 磁场对运动电荷有力的作用吗 15 5磁场对运动电荷的作用力 1 一 磁场对运动电荷存在作用力 荷兰物理学家 他是电子论的创始人 相对论中洛伦兹变换的建立者 并因在原子物理中的重要贡献 塞曼效应 获得第二届 1902年 诺贝尔物理学奖 被爱因斯坦称为 我们时代最伟大 最高尚的人 荷兰物理学家洛伦兹 lorentz 1853 1928 二 洛伦兹力的方向伸开左手 使大拇指跟其余四个手指垂直且处于同一平面内 把手放入磁场中 让磁感线垂直穿过手心 四指指向电流方向 那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向 1 对于正电荷四指指向电流方向即指向电荷的运动方向 如果是负电荷 我们应如何判定洛伦兹力的方向 2 对于负电荷四指指向电流方向即指向电荷运动的反方向 如图表示磁场b的方向 电荷运动v的方向和磁场对运动电荷作用力f方向的相互关系 其中b v f的方向两两相垂直 不正确的图是 例题1 c 画出图中带电粒子所受洛仑兹力的方向或粒子运动方向 例题2 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 求磁场对一个自由电荷的作用力 三 洛伦兹力的大小 1 通电导线中的电流 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 单位 f n q c v m s b t f v 正电荷 与b的方向关系示意 b f v 若v与b方向不垂直 v与b方向的夹角为 洛伦兹力的大小该怎么表达 思考 f v 正电荷 与b的方向关系示意 b v f b b 带电粒子的速度方向和磁场不垂直 1 洛伦兹力的方向既垂直于磁场 又垂直于速度 即垂直于v和b所组成的平面 2 洛伦兹力对电荷不做功 只改变速度的方向 不改变速度的大小 四 洛伦兹力的特点 带电量为 q的粒子 在匀强磁场中运动 下面说法正确的是 a 只要速度大小相同 所受的洛伦兹力就相同 带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力 不但与速度大小有关 还与速度的方向有关 当v与b平行时 不管v b q多大 洛伦兹力总为零 b 如果把 q改为 q 且速度反向大小不变 则所受的洛伦兹力大小 方向均不变 将 q改为 q 且速度等值反向 这时形成的电流方向仍跟原来相同 由左手定则和f qvb可知 洛伦兹力不变 c 只要带电粒子在磁场中运动 就一定受洛伦兹力作用 运动方向与磁场方向平行 d 带电粒子受洛伦兹力小 则该磁场的磁感应强度小 f qvsin 例题3 b 例题4 一个质量m 0 1g的小滑块 带有q 5 10 4c的电荷放置在倾角 30 的光滑斜面上 绝缘 斜面置于b 0 5t的匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 如下图所示 小滑块由静止开始沿斜面滑下 其斜面足够长 小滑块滑至某一位置时 要离开斜面 求 1 小滑块带何种电荷 2 小滑块离开斜面的瞬时速度多大 3 该斜面的长度至少多长 g 10m s2 瑞典斯特哥尔摩的极光 美国阿拉斯加州的极光 北极极光 德国下萨可森州极光 冰岛的极光 显象管的工作原理 1 洛伦兹力 运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力 2 洛伦兹力的大小 运动电荷速度方向与磁场方向平行时 洛伦兹力大小为f 0 运动电荷速度方向与磁场方向垂直时 洛伦兹力大小为f qvb 当电荷运动方向与磁场方向夹角为 时 洛伦兹力大小f qvbsin 3 洛伦兹力的方向 由左手定则来判定 小结 下列说法中正确的是 a 磁场方向 电荷运动方向 洛仑兹力方向三者总是互相垂直的b 洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向 又垂直于电荷运动方向c 电荷运动方向与磁场方向可能垂直 也可能不垂直 但洛仑兹力方向一定与磁场方向和运动方向都垂直d 根据电荷运动方向和洛仑兹力方向 一定能确定磁场方向 例题 bc 电荷正负 无洛力时 一个电子以速度v逆着磁感线方向进入一匀强磁场 它在磁场中将做 a 加速直线运动b 减速直线运动c 匀速圆周运动d 匀速直线运动 磁场方向与电荷运动方向平行 例题 d 在阴极射线管上方平行放置一根通有强电流的长直导线 其电流方向从右向左 如图 阴极射线将 a 向纸内偏转b 向纸外偏转c 向上偏转d 向下偏转 例题 c 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地面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 人类首次拍到南北极光 同放光彩 奇景 人类首次拍到南北极光 同放光彩 奇景 以正电荷为例 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