高中物理 36 运动电荷在磁场中受到的力课件 新人教版选修31.ppt

高中物理 选修3 1 浙 第6讲运动电荷在磁场中受到的力 目标定位 1 知道什么是洛伦兹力 会用左手定则判断洛伦兹力的方向 2 掌握洛伦兹力公式的推导过程 会计算洛伦兹力的大小 3 知道电视显像管的基本构造及工作的基本原理 一 洛伦兹力的方向和大小1 洛伦兹力 在磁场中所受的力 通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的 而洛伦兹力是安培力的微观本质 运动电荷 宏观表现 2 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平面内 让从掌心进入 并使四指指向 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 特点 f b f v 即f垂直于决定的平面 磁感线 正电荷运动的方向 洛伦兹力 相反 b和v 3 洛伦兹力的大小当v b时 f qvb 想一想当入射粒子为负电荷时 如何使用左手定则判断洛伦兹力方向 答案当入射粒子为负电荷时 我们使四指指向负电荷运动的反方向 此时拇指的指向就是负电荷所受洛伦兹力的方向 二 电视显像管的工作原理1 构造 电视显像管由电子枪 和荧光屏组成 2 原理 电视显像管应用了电子束的原理 3 扫描 在偏转区的水平方向和竖直方向都有 其方向 强弱都在不断变化 因此电子束打在荧光屏上的光点不断移动 这在电视技术中叫做 偏转线圈 磁偏转 偏转磁场 扫描 一 洛伦兹力的方向1 判断方法 左手定则2 f b f v f垂直于b v确定的平面 但b与v不一定垂直 3 洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化 但无论怎么变化 洛伦兹力都与运动方向垂直 故洛伦兹力永不做功 它只改变电荷的运动方向 不改变电荷速度大小 例1 如下图所示的磁感应强度b 电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力f的相互关系图中 画得正确的是 其中b f v两两垂直 答案c解析由于b f v两两垂直 根据左手定则得 a b d选项中受洛伦兹力都与图示f的方向相反 故a b d错误 c正确 借题发挥确定洛伦兹力的方向还需明确运动电荷的电性 特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向应相反 二 洛伦兹力的大小1 洛伦兹力的表达式f qvb 条件v b 2 洛伦兹力的特点 1 运动的电荷才有可能受到洛伦兹力 静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力 2 洛伦兹力对运动电荷不做功 不改变电荷运动的速率 只改变速度的方向 3 洛伦兹力与电场力的比较 1 洛伦兹力f qvb 只有运动电荷 且运动方向与磁场方向不平行时才受到洛伦兹力 洛伦兹力的方向总与速度方向垂直 用左手定则判断 2 电场力f qe 只要是电荷在电场中就要受到电场力 电场力的方向与场强e方向共线 正电荷与e同向 负电荷与e反向 例2 在图3 6 1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 并指出洛伦兹力的方向 图3 6 1 答案 1 qvb垂直v向左上方 2 不受洛伦兹力 3 qvb垂直v向左上方解析 1 因v b 所以f qvb 方向与v垂直向左上方 2 由于v与b平行 所以不受洛伦兹力 3 v与b垂直 f qvb 方向与v垂直向左上方 例3 多选 在如下图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内 电子可能沿水平方向向右做直线运动的是 答案bc解析若电子水平向右运动 在a图中电场力水平向左 洛伦兹力竖直向下 故不可能 在b图中 电场力水平向左 洛伦兹力为零 故电子可能水平向右做匀减速直线运动 在c图中电场力竖直向上 洛伦兹力竖直向下 当二者大小相等时 电子向右做匀速直线运动 在d图中电场力竖直向上 洛伦兹力竖直向上 故电子不可能做水平向右的直线运动 因此只有选项b c正确 三 洛伦兹力作用下的带电体的运动分析带电体在磁场中的受力运动问题 与力学方法相似 首先要受力分析 然后根据运动状态 选择恰当的物理规律 例4 一个质量m 0 1g的小滑块 带有q 5 10 4c的电荷量 放置在倾角 30 的光滑斜面上 绝缘 斜面固定且置于b 0 5t的匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 如图3 6 2所示 小滑块由静止开始沿斜面滑下 斜面足够长 小滑块滑至某一位置时 要离开斜面 g取10m s2 求 1 小滑块带何种电荷 2 小滑块离开斜面时的瞬时速度多大 3 该斜面长度至少多长 图3 6 2 答案 1 负电荷 2 3 5m s 3 1 2m解析 1 小滑块在沿斜面下滑的过程中 受重力mg 斜面支持力fn和洛伦兹力f作用 如图所示 若要使小滑块离开斜面 则洛伦兹力f应垂直斜面向上 根据左手定则可知 小滑块应带负电荷 借题发挥 1 物体在磁场或电