人教版选修3-1第三章磁场第5节运动电荷在磁场中受到的力ppt课件.ppt

第五节运动电荷在磁场中受到的力 1 回顾复习 1 安培力的定义 磁场对通电导线的作用力 方向的判断 左手定则 大小的计算 2 电流是如何形成的 电流是由电荷的定向移动形成的 F ILBsin 猜想 磁场可能对运动电荷有力的作用 2 洛伦兹力的方向 1 实验探究 磁场对运动电荷是否有力的作用 1 探究过程 无外加磁场时 阴极射线管中电子束的运动轨迹为直线 3 外加蹄形磁铁时 阴极射线管中电子束运动轨迹发生弯曲交换磁铁N S极 电子束的偏转方向与之前相反换用两个蹄形磁铁时 电子束的偏转角度增大 4 2 探究结论磁场对运动电荷会产生力的作用磁场对运动电荷的作用力方向与磁场方向有关磁场对运动电荷的作用力大小与磁感应强度有关 5 1 定义 磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力 2 方向的判断 通电导线在磁场中受到的安培力 实际是洛伦兹力的宏观表现 一 洛伦兹力 伸开左手 使拇指与其余四指垂直 并且都与手掌在同一个平面内 让磁感线从掌心进入 并使四指指向正电荷运动的方向 这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向 左手定则 6 7 垂直纸面向外 例 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 反思 判断洛伦兹力方向时 要分清研究的是正电荷还是负电荷 要是负电荷 四指要指向负电荷运动的反方向 并且左右手也得分清 8 变式训练 试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向 或带电粒子的电性 或带点粒子的运动方向 洛伦兹力方向垂直纸面向里 9 思考与讨论 1 洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系 洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向 又垂直于速度方向 即垂直于磁场和速度所组成的平面 2 洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么样的影响 洛伦兹力只改变速度方向 不改变速度的大小 3 洛伦兹力对带电粒子做的功是多少 洛仑兹力对带电粒子永不做功 10 洛伦兹力的特点 1 洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向 又垂直于速度方向 即垂直于磁场和速度所组成的平面 2 洛伦兹力对电荷不做功 即不改变速度的大小 只改变速度的方向 11 洛伦兹力的大小 1 洛伦兹力大小的推导有一通电直导线长为L 横截面积为S 电流为I 导线中单位体积的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 运动速率为v 向放入磁感应强度为B的匀强磁场中 导体受到的安培力 自由电荷数 I的微观表达式 F BIL I nqsv N nLs 12 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 13 当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方向的夹角为 电荷所受的洛伦兹力大小为 即磁场对静止电荷没有力的作用 14 2 洛伦兹力与安培力的区别和联系 1 区别洛伦兹力是指单个带电粒子在磁场中的受力 安培力指通电导线的受力洛伦兹力恒不做功 而安培力可以做功 2 联系安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观解释方向关系 两者都可用左手定则判断 大小关系 F安 NF洛 N是导体中运动的电荷数 15 例 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 CD 反思 带点粒子在磁场中受不受洛伦兹力决定于速度的方向和磁场的方向 所以在速度已知的情况下 一定要弄清磁场的分布特点 16 有一匀强磁场 磁感应强度大小为1 2T 方向由南指向北 如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场 磁场作用在质子上的力为9 6 10 14N 则质子射入时速度为 质子在磁场中向方向偏转 变式训练 5 10 m s 东 17 1 电视显像管的工作原理 主要构造 电子枪 阴极 偏转线圈 荧光屏等 思考与讨论 1 若要使电子束在水平方向偏离中心 打在荧光屏上的 点 偏转磁场应该沿什么方向 2 若要使电子束打在 点 磁场应该沿什么方向 3 若要使电子束打在荧光屏上的位置由 逐渐向 点移动 偏转磁场应该怎样变化 二 应用 垂直纸面向外 垂直纸面向里 先垂直纸面向里并逐渐减小 然后垂直纸面向外并逐渐增大 18 电视显像管 1 原理阳极发射电子 经过偏转线圈 偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直 电子受洛伦兹力作用发生偏转 偏转后打在荧光屏上 使其发光 19 2 扫描在偏转区的水平和竖直方向都加有偏转磁场 其方向 强弱都在不断变化 因此电子束打在荧光屏上的点也在不断移动 这在电视技术中称为扫描 20 例 来自宇宙的质子流 以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点 则这些质子在进入地球周围的空间时 将 A 竖直向下沿直线射向 B 相对于预定地面向东偏转 C 相对于预定点稍向西偏转 D 相对于预定点稍向北偏转 B 21 以正电荷为例 极光现象 22 在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中 有一种能量被称为 太阳风 这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流 该太阳风在地球上空环绕地球流动 以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场 磁场使该颗粒流偏向地磁极下落 它们与氧和氮的原子碰撞 击走电子 使之成为激发态的离子 这些离子发射不同波长的辐射 产生出红 绿或蓝等色的极光特征色彩 形成极光 在南极地区形成的叫南极光 在北极地区同样可看到这一现象 称之为北极光 23 24 当堂检测 1 如图所示 带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是 2 有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中 正确的是 A 电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用 B 电荷在电场中一定受电场力的作用 C 电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致 D 电荷若受洛伦兹力 则受力方向与该处的磁场方向垂直 C BD 25 当堂检测 3 电子以4 106m s的速率垂直射入磁感应强度为0 5T的匀强磁场中 受到的洛伦兹力为N 如果电子射入磁场时的速度v与B的方向间的夹角是30 则电子所受的洛伦兹力为N 3 2 10 13 1 6 10 13 26 小结 1 洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用力安培力是洛伦兹力的宏观表现 2 洛伦兹力的