运动电荷在磁场中受到的力课件.ppt

E mail 人教版选修3 1 第三章磁场 第五节 运动电荷在磁场中受到的力 1 温故知新 一 磁场对电流有力的作用 安培力FA F安 BILsin 二 电荷的定向移动形成 电流I 磁场对电流有力的作用 那么磁场对运动电荷有力的作用吗 2 阴极射线管 从阴极发射出电子 在阴阳两极间的高压作用下 使电子加速 形成电子束 轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光 可以显示电子束的运动轨迹 一 观察阴极射线在磁场中的偏转 观察电子束运动径迹的装置 实验现象 电子束在磁场中的发生偏转 磁场对运动电荷有作用力 洛伦兹力 3 洛仑兹力 1 定义 磁场对运动电荷有作用力 我们把它称做洛仑兹力 2 洛仑兹力与安培力的关系 作用于通电导线上的安培力就是作用于运动电荷上的洛仑兹力的合力 宏观上 安培力F B I 对象 整个导线 微观上 洛仑兹力f B q 对象 单个电荷 4 二 洛伦兹力的方向 推理 安培力的方向用左手定则判定 而安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 因此洛伦兹力的方向也可以用左手定则来判定 左手定则 手心 磁感线垂直穿入 B 四指方向 正电荷运动方向 V 电流方向 大拇指方向 洛仑兹力方向 f 四指所指的是正电荷运动的方向 若为负电荷应使四指指向负电荷运动的反方向 5 6 课堂练习1 判定下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 f f f f 7 洛伦兹力F与v B三者间的方向关系 B 8 三 洛伦兹力的大小 例 有一端长为L的通电导线 横截面积为S 单位体积内的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 定向移动的平均速率为v 把这段导线垂直地放入磁感应强度为B的匀强磁场中 求 每个自由电荷受到的洛仑兹力f的大小 求 导线中的电流 所受到的安培力 I nqsv F BIL BnqsvL 运动电荷的总数 N nsL 单个运动电荷所受到的作用力 f F N F nsL 即 洛伦兹力 f qvB 9 洛伦兹力的大小 1 公式 2 适用条件 当v B时f qvB 当v B时f 0 电荷不受洛仑兹力作用 3 单位 f N q c v m s B T 洛伦兹力 f洛 qvB 10 B v F V2 V1 当V与B成一角度 时 F洛 qVBsin 11 课堂练习2 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 C D 带电粒子做 匀速直线运动 12 思考与讨论 1 洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系 洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直 2 洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响 只改变粒子速度的方向 不改变粒子速度的大小 3 洛伦兹力对带电粒子做的功是多少 由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直 所以洛伦兹力对运动电荷不做功 f vf B 13 课堂练习3 电子以速率V0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中 则 A 磁场对电子的作用力始终不做功B 磁场对电子的作用力始终不变C 电子的动能始终不变D 电子的动量始终不变 AC 14 1 如图所示 竖直放置的光滑绝缘的半圆形的轨道 轨道半径为R 处于垂直于纸面向外的匀强磁场中 磁感应强度为B 一质量为m带电量为 q的小球由静止自A端滑下 问它能否滑到与A等高的C点 若能滑到速度大小为多少 答 能 VC 0 15 解析 带电小球不动 而磁场运动 也可以看作是带电小球相对于磁场沿相反方向运动 故磁场相对于小球运动时 小球同样会受到洛伦兹力的作用 现要使小球从水平面飘起应使小球受到竖直向上的洛伦兹力的作用 其临界条件是洛伦兹力恰好等于重力的大小 即qvB mg 所以磁场运动的最小速度为mg qB 由左手定则可知 若磁场不动 小球应向右运动 则当小球不动时 磁场运动方向应为水平向左 课堂练习 题4 如图所示 一个质量为m 电荷量为q的带正电的小带球停在绝缘水平上 并处在磁感应强度为B 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 若要使小球飘离水平面 则此匀强磁场的最小移动速度为 A mg qB 水平向右B mg qB 水平向左C mg qB 垂直纸面向外D mg qB 垂直纸面向内 16 能力 思维 方法 2 如图所示 质量为m 带电量为q的小球 在倾角为 的光滑斜面上由静止下滑 匀强磁场的感应强度为B 方向垂直纸面向外 若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为0 问 小球所带电荷的性质如何 此时小球的下滑速度和下滑位移各是多大 解析 小球为何会对斜面的压力为0 受力分析可得小球所受洛伦兹力垂直斜面向上 f 由小球沿斜面向下运动可知小球带正电 压力为0时有 mgcos Bqv可得v mgcos Bq 小球沿斜面向下的加速度为 a gsin 且为匀加速 可由v 2as得 s m2gcos2 2B2q2sin 17 二 洛伦兹力的方向 左手定则 1 伸开左手 使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内 把手放入磁场中 让磁感线穿入手心 使四指指向正电荷运动的方向 那么拇