高中物理 第六章 第三讲 磁场对电流和运动电荷的作用课件 鲁科版选修31.ppt

高中物理 选修3 1 鲁科版 第三讲磁场对运动电荷的作用 第六章磁场对电流和运动电荷的作用 目标定位 预习导学 从安培力到洛伦兹力 1 磁场力洛伦兹力 2 大量洛伦兹力零f qvbf qvbsin 3 左手垂直正电荷拇指正电荷 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 课堂讲义 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 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 根据左手定则可得四幅图的洛伦兹力方向 c 课堂讲义 二 洛伦兹力的大小 课堂讲义 2 洛仑兹力与电场力的比较 1 洛仑兹力f qvb 只有运动电荷 且运动电荷的运动方向与磁场方向不平行时才受到洛仑兹力 洛仑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同线 正电荷与e同向 负电荷与e反向 课堂讲义 例2 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 1 因v b 所以f qvb 方向与v垂直向左上方 由于v与b平行 所以不受洛伦兹力 课堂讲义 三 洛仑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 课堂讲义 小滑块的初状态 离开斜面时fn 0 洛伦兹力应垂直斜面向上 从而可以判断所带电荷的正负 小物块到达斜面底端时刚好离开斜面 课堂讲义 例3 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 例题3 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 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 课堂讲义 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 例题3 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 2 小滑块沿斜面下滑的过程中 垂直于斜面的加速度为零 由平衡条件得f fn mgcos 当支持力fn 0时 小滑块脱离斜面 设此时小滑块速度为vmax 则此时小滑块所受洛伦兹力f bqvmax 课堂讲义 例题3 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 3 设该斜面长度至少为l 则小滑块离开斜面的临界情况为小滑块刚滑到斜面底端时 因为下滑过程中只有重力做功 课堂讲义 整体法处理 要注意我们研究的阶段 隔离法处理 v f a fba c 针对训练 课堂讲义 洛伦兹力的方向 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 b 对点练习 洛伦兹力的大小 2 如图7所示 带负电荷的摆球在一匀强磁场中摆动 匀强磁场的方向垂直纸面向里 摆球在a b间摆动过程中 由a摆到最低点c时 摆线拉力大小为f1 摆球加速度大小为a1 由b摆到最低点c时 摆线拉力大小为f2 摆球加速度大小为a2 则 a f1 f2 a1 a2b f1 f2 a1 a2c f1 f2 a1 a2d f1 f2 a1 a2 以小球为研究对象 由a c过程中在c点受力情况 f1 f洛 mg ma1 由b c过程中在c点受力情况 f2 f洛 mg ma2 b 对点练习 洛伦兹力的综合应用 3 在两平行金属板间 有如图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