高中物理第三章磁场5运动电荷在磁场中受到的力课件新人教版选修3_1.ppt

第三章 磁场 5运动电荷在磁场中受到的力 课前预习 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 洛伦兹力的方向和大小 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 1 构造如图所示 由电子枪 和荧光屏组成 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 电视显像管的工作原理 偏转线圈 发射电子 偏转 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 不断变化 两对线圈 判一判 1 电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用 2 仅在洛伦兹力作用下 电荷的动能一定不会变化 3 应用左手定则判断洛伦兹力的方向时 四指一定指向电荷运动方向 4 电视显像管是靠磁场使电子束发生偏转的 5 电荷在磁场中运动时 所受洛伦兹力与速度大小成正比 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 BD 解析 由于电视机的显像管是利用磁场对电子束偏转原理工作的 如果将磁铁靠近荧光屏 会影响电子束的偏转方向 进而使得图像变形或变色 课内探究 解析 因为地球周围存在着磁场 宇宙空间的带电粒子在经过地球磁场时 由于受到洛伦兹力的作用而发生偏转 故不能直射向地球 探究一洛伦兹力的方向 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 洛伦兹力与粒子运动方向 磁感应强度方向的关系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 1 判断负电荷在磁场中运动受洛伦兹力的方向 四指要指向负电荷运动的相反方向 也就是电流的方向 2 电荷运动的方向和磁场方向不一定垂直 但洛伦兹力的方向一定垂直于磁场方向和速度方向 B 解析 由安培定则 电流在下方产生的磁场方向指向纸外 由左手定则 质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上 则质子的轨迹必定向上弯曲 因此C D必错 由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直 故其运动轨迹必定是曲线 则B正确 A错误 故选B 解析 由安培定则可知 环形导线在示波管处产生的磁场方向垂直纸面向外 由左手定则可判断 电子受到的洛伦兹力方向向上 故A正确 A 探究二洛伦兹力的大小 1 对公式F洛 qvB的理解 1 适用条件 运动电荷的速度方向与磁场方向垂直 当v 0时 F洛 0 即相对磁场静止的电荷不受洛伦兹力作用 2 B v夹角对洛伦兹力的影响 当 90 时 v B sin 1 F洛 qvB 即运动方向与磁场垂直时 洛伦兹力最大 当v B时 0 sin 0 F洛 0 即运动方向与磁场平行时 不受洛伦兹力 若不垂直 F洛 qvBsin 2 洛伦兹力和安培力的区别与联系 3 洛伦兹力与电场力的比较 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 解题指导 应用左手定则判断洛伦兹力的方向 根据公式F qvB求洛伦兹力的大小 在计算洛伦兹力的大小时 要注意v应取与B垂直的分量 A 解析 开始时粒子恰能做直线运动 电场力向下 洛伦兹力向上 合力为零 故 qE qvB 增大磁感应强度 则向上的洛伦兹力增大 合力向上 向上偏转 故A正确 增加质量 则电场力与洛伦兹力都不变 合力为0 做直线运动 故B错误 减小入射速度 则洛伦兹力减小 电场力不变 合力向下 向下偏转 故C错误 增大电场强度 则电场力增大 洛伦兹力不变 合力向下 向下偏转 故D错误 探究三带电粒子 物体 在复合场中的运动问题 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 AC 解题指导 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 AD 素养提升 洛伦兹力与现