高中物理 第3章 磁场 5 运动电荷在磁场中受到的力课件 新人教版选修31.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 1 磁场 第三章 5运动电荷在磁场中受到的力 第三章 电视机显像管中的电子只是细细的一束 为什么能使整个屏幕发光 从宇宙深处射来的带电粒子 为什么不能直射地球 为什么只在地球两极形成绚丽多彩的极光 解开这些问题的钥匙就是本节学习的磁场对运动电荷的作用规律 洛伦兹力的方向和大小 1 洛伦兹力 在磁场中所受的力 2 洛伦兹力和安培力的关系通电导线在磁场中受到的安培力 实际上是在导线中 所受到的洛伦兹力的宏观表现 运动电荷 定向运动的电荷 3 洛伦兹力的方向 1 左手定则 伸开左手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一个平面内 让 从掌心进入 并使四指指向 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 的方向 负电荷受力的方向与正电荷受力的方向 2 洛伦兹力方向特点 f b f v 即f垂直于 所决定的平面 磁感线 正电荷 洛伦兹力 相反 b和v 4 洛伦兹力的大小当速度方向和磁感应强度方向分别满足以下几种情况时 洛伦兹力的大小分别是 1 当v与b成 角时 f 2 当v b时 f 3 当v b时 f qvbsin qvb 0 电视显像管的工作原理 1 构造如图所示 由电子枪 和荧光屏组成 偏转线圈 2 原理 1 电子枪 2 电子束在磁场中 3 荧光屏被电子束撞击发光 3 扫描在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场 其方向 强弱都在 使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下 从左向右不断移动 4 偏转线圈使电子束偏转的磁场是由 产生的 发射电子 偏转 不断变化 两对线圈 一 洛伦兹力的方向1 决定洛伦兹力方向的三个因素电荷的电性 正 负 速度方向 磁感应强度的方向 当电性一定时 其他两个因素决定洛伦兹力的方向 如果只让一个因素相反 则洛伦兹力方向必定相反 如果同时让两个因素相反 则洛伦兹力方向将不变 2 f b v三者方向间的关系电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系 两者关系是不确定的 电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向 f b f v 即f垂直于b和v所决定的平面 3 洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化 但无论怎样变化 洛伦兹力都与运动方向垂直 故洛伦兹力永不做功 它只改变电荷运动方向 不改变电荷速度大小 特别提醒 应用左手定则时 当v与b不垂直时 洛伦兹力仍垂直于v b决定的平面 但磁感线不一定要垂直穿过掌心 磁感线方向一定与大拇指垂直 不一定与四指垂直 每时每刻都有大量宇宙射线射向地球 地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向 使它们不能到达地面 这对地球上的生命有着十分重要的意义 假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来 在地磁场的作用下 它的偏转方向和所受洛伦兹力的大小 下列说法中正确的是 a 向西偏转 不变b 向南偏转 不变c 向北偏转 减小d 向东偏转 增大答案 d解析 地球表面地磁场的方向由南向北 宇宙射线带电 根据左手定则可判定 射线自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向东 所以向东偏转 越靠近地球磁场越强 所受的洛伦兹力越大 选项d正确 二 洛伦兹力和安培力的区别与联系 特别提醒 尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现 但也不能简单地认为安培力就等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和 一般只有当导体静止时才能这样认为 三 洛伦兹力与电场力的比较 原创题 下列说法正确的是 答案 bd 解析 所有电荷在电场中都要受到电场力的作用 正电荷受力的方向沿电场强度的方向 故a错b对 运动电荷在磁场中沿平行于磁场的方向运动 不受磁场力的作用 c错 静止电荷在磁场中不受磁场力的作用 d对 四 带电粒子在复合场中的运动1 复合场 一般是指电场 磁场和重力场并存 或其中两种场并存 或分区域存在 2 带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 1 正确进行受力分析 除重力 弹力 摩擦力外要特别注意电场力和洛伦兹力的分析 2 确定带电粒子的运动状态 注意运动情况和受力情况的结合 3 电荷在复合场中的运动一般有两种情况 直线运动和圆周运动 电荷在电场力 重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动时 一定是做匀速直线运动 电荷在上述复合场中如果做匀速圆周运动 只能是除洛伦兹力以外的所有恒力的合力为零才能实现 特别提醒 1 电子 质子 粒子等一般不计重力 带电小球 尘埃 液滴等带电颗粒一般要考虑重力的作用 2 注意重力 电场力做功与路径无关 洛伦兹力始终和运动方向垂直 永不做功的特点 2 磁流体发电机 1 磁流体发电是一项新兴技术 它可以把内能直接转化为电能 2 根据左手定则 如下图中的b板是发电机正极 3 磁流体发电机两极板间的距离为d 等粒子体速度为v 磁场磁感应强度为b 则两极板间能达到的最大电势差u bdv 一种测量血管中血流速度的仪器原理图 如图所示 在动脉血管两侧分别安装电极并加磁场 设血管直径为2mm 磁场的磁感应强感度为0 080t 电压表测出的电压为0 10mv 则血流速度大小为 m s 答案 0 63m s 在下图所示的各图中 匀强磁场的磁感应强度均为b 带电粒子的速率均为v 带电荷量均为q 试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向 洛伦兹力的大小和方向 点评 在计算洛伦兹力的大小时 要注意v应取与b垂直的分量 洛伦兹力的方向垂直于v与b所决定的平面 哈尔滨六中2014 2015学年高二下学期开学测试 用细线和带电小球做成的摆 把它放置在某匀强磁场中 如图所示 在带电小球摆动的过程中 连续两次经过最低点时 相同的物理量是 不计空气阻力 a 小球受到的洛伦兹力b 摆线的张力c 小球的速度d 小球的动能答案 d 带电物体在复合场中的运动 点评 本题是带电粒子在复合场中的综合问题 应在分析物体受力的基础上 弄清物理过程 根据隐含的临界条件求解 答案 ad 如图所示 磁流体发电机的极板相距d 0 2m 极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场 b 1 0t 外电路中可变负载电阻r用导线与极板相连 电离气体以速率v 1100m s沿极板射入 极板间电离气体等效内阻r 0 1 试求此发电