运动电荷在磁场中受到的力.ppt

5运动电荷在磁场中受到的力 1 经历实验探究洛伦兹力方向的过程 知道洛伦兹力的方向与电荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直 会用左手定则判断洛伦兹力的方向 2 经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程 由此体会磁场中通电导线所受的安培力实际上是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 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 运动电荷 宏观表现 磁感线 正电荷运动的方向 洛伦兹力 相反 垂直 二 电视显像管的工作原理1 电视显像管应用了电子束的原理 2 电子束打在荧光屏上的位置在偏转磁场的控制下一行一行的不断移动 这在电视技术中叫做 v B v B 磁偏转 扫描 3 演示实验阴极射线管发出的电子束 图3 5 1甲中的径迹是 把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中 图3 5 1乙中电子束的径迹 若调换磁铁南北极的位置 则电子束的径迹会 一条直线 发生弯曲 向相反的方向弯曲 典例1 在图3 5 2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 借题发挥 1 确定洛伦兹力的大小时需明确 v 与 B 的方向夹角 2 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 变式1 在阴极射线管中电子流方向由左向右 其上方放置一根通有如图3 5 3所示电流的直导线 导线与阴极射线管平行 则电子将 A 向上偏转B 向下偏转C 向纸里偏转D 向纸外偏转 解析由题图可知 直线电流的方向由左向右 根据安培定则 可判定直导线下方的磁场方向为垂直于纸面向里 而电子运动方向由左向右 由左手定则知 电子带负电荷 四指要指向电子运动方向的反方向 电子将向下偏转 故B选项正确 答案B 典例2 两个完全相同的带等量的正电荷的小球a和b 从同一高度自由落下 分别穿过高度相同的水平方向的匀强电场和匀强磁场 如图3 5 4所示 然后再落到地面上 设两球运动所用的总时间分别为ta tb 则 A ta tbB ta tbC ta tbD 条件不足 无法比较 解析a球进入匀强电场后 始终受到匀强电场水平向右的电场力F电 qE作用 这个力不会改变a在竖直方向运动的速度 故它下落的总时间ta与没有电场时自由下落的时间t0相同 b球以某一速度进入匀强磁场瞬间它就受到水平向右的洛伦兹力作用 这个力只改变速度方向 会使速度方向向右发生偏转 又因为洛伦兹力始终与速度方向垂直 当速度方向变化时 洛伦兹力的方向也发生变化 不再沿水平方向 上图所示为小球在磁场中某一位置时的受力情况 从图中可以看出洛伦兹力F洛的竖直分量F1会影响小球竖直方向的运动 使竖直下落的加速度减小 小于g 故其下落的时间tb大于没有磁场时小球自由下落的总时间t0 综上所述 ta tb 答案C 借题发挥虽然洛伦兹力不做功 但是它可以改变带电小球运动的速度方向 从而影响了带电小球的运动 一般在分析带电物体在洛伦兹力作用下做曲线运动时 往往把物体的运动在两个互相垂直的方向上进行分解 分析洛伦兹力在不同方向上对物体的作用 也可以根据动能定理分析解决 变式2 如图3 5 5所示 在竖直绝缘的水平台上 一个带正电的小球以水平速度v0抛出 落在地面上的A点 若加一垂直纸面向里的匀强磁场 小球仍能落到地面上 则小球的落点 A 仍在A点B 在A点左侧C 在A点右侧D 无法确定 答案C 典例3 在两平行金属板间 有如图3 5 6所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场 粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时 恰好能沿直线匀速通过 供下列各小题选择的答案有 A 不偏转B 向上偏转C 向下偏转D 向纸内或纸外偏转 1 若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时 质子将 2 若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时 电子将 3 若质子以大于v0的速度 沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入 质子将 4 若增大匀强磁场的磁感应强度 其他条件不变 电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向 从两极正中央射入时 电子将 解析不难看出 本题的四个小题都是根据发散思维方法设计的 为解决本题 必须从分析带电粒子在互相正交的匀强电场和匀强磁场中受力情况入手 答案 1 A 2 A 3 B 4 C 变式3 如图3 5 7所示 在平行带电金属板间有垂直于纸面向里的匀强磁场 质子 氘核 氚核沿平行于金属板方向 以相同动能射入两极板间 其中氘核沿直线运动 未发生偏转 质子和氚核发生偏转后射出 则 偏向正极板的是质子 偏向正极板的是氚核 射出时动能最大的是质子 射出时动能最大的是氚核 以上说法正确的是 A B C D 答案D 洛伦兹力的大小和方向1 如图3 5 8所示 阴极射线管 A为其阴极 放在蹄形磁铁的N S两极间 射线管的A B两极分别接在直流高压电源的 极和 极 此时 荧光屏上的电子束运动轨迹 偏转 选填 向上 向下 或 不 答案负正向下 洛伦兹力的作用效果2 如图3 5 9所示 表面粗糙的斜面固定于地面上 并处于方向垂直纸面向外 强度为B的匀强磁场中 质量为m 带电量为 Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑 在滑块下滑的过程中 下列判断正确的是 A 滑块受到的摩擦力不变B 滑块到达地面时的动能与B的大小无关C 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D B很大时 滑块可能静止于斜面上 解析据左手定则可知 滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力 C对 随着滑块速度的变化 洛伦兹力大小变化 它对斜面的压力大小发生变化 故滑块受到的摩擦力大小变化 A错 B越大 滑块受到的洛伦兹力越大 受到的摩擦力也越大 摩擦力做功越多 据动能定理 滑块到达地面时的动能就越小 B错 由于开始时滑块不受洛伦兹力就能下滑 故B再大 滑块也不可能静止在斜面上 D错 答案C 洛伦兹力的应用特例3 如图3 5 10所示为一 滤速器 装置的示意图 a b为水平放置的平行金属板 一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a b两板之间 为了选取具有某种特定速率的电子 可在a b间加上电压 并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场 使所选电子仍能够沿水平直线OO 运动 从O 射出 不计重力作用 可能达到上述目的的办法是 A 使a板电势高于b板 磁场方向垂直于纸面向里B 使a板电势低于b板 磁场方向垂直于纸面向里C 使a板电势高于b板 磁场方向垂直于纸面向