2019-2020学年高中物理 第3章 磁场 第5节 运动电荷在磁场中受到的力课件 新人教版选修3-1

5运动电荷在磁场中受到的力,同学们，上一节我们学习了通电导线在磁场中的受力规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：,课前自主学习,1.如图所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2，通电导线所受安培力()a数值变大，方向不变b数值变小，方向不变c数值不变，方向改变d数值、方向均改变【答案】b【解析】安培力fbil，电流不变，垂直直导线的有效长度减小，安培力减小，安培力的方向总是垂直b、i所构成的平面，所以安培力的方向不变，b对，故选b.,2.如图所示，倾斜导轨宽为l，与水平面成角，处在方向竖直向上、磁感应强度为b的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上当回路电流强度为i时，金属杆ab所受安培力f()a方向垂直ab杆沿斜面向上b方向垂直ab杆水平向右cfbilcosdfbilsin【答案】b【解析】由题图知电流方向由ba且与磁场方向垂直，根据左手定则可知安培力水平向右，由安培力计算公式可得fbil，故选b.,一、洛伦兹力1定义：_在磁场中所受的力2洛伦兹力与安培力的关系：通电导体在磁场中所受的安培力是导体中运动电荷所受_的_,运动电荷,洛伦兹力,宏观表现,二、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_，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_的方向，这时_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，负电荷受力的方向与正电荷受力的方向_2洛伦兹力方向的特点：fb，fv，即f垂直于_所决定的平面,垂直,正电荷运动,拇指,相反,b和v,三、洛伦兹力的大小1当v与b成角时：f_.2当vb时：f_.3当vb时：f_.四、电视显像管的原理电视显像管应用了电子束_的原理电子束在随时间变化的磁场的作用下发生偏转，逐行扫描，使荧光屏发光,qbvsin,qvb,0,磁偏转,显像管工作时，电子束是依次扫描荧光屏上各点，但是我们为什么觉察不到荧光屏的闪烁？【答案】电视机中的电子束每秒要进行50场扫描，由于视觉暂留的效果，所以我们感觉到整个荧光屏都在发光而不是闪烁.,1洛伦兹力的方向(1)fb，fv，f垂直于b、v共同确定的平面，但b与v不一定垂直(2)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，不改变电荷的速度大小,课堂优化整合,洛伦兹力方向和大小,2洛伦兹力的大小：fqvbsin，为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时：fqvb.(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时：f0.(3)当电荷在磁场中静止时：f0.,在下列各图中，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,例1,1下列关于洛伦兹力的说法中，正确的是()a只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同b如果把q改为q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变c洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直d粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变【答案】b,【解析】根据左手定则，洛伦兹力垂直于b和v平面，但b和v不一定垂直，c错误；速度的方向不同，洛伦兹力的方向也不同，a错误，b正确；洛伦兹力不做功，粒子的动能不变，但是速度的方向会变，d错误,1洛伦兹力与安培力的关系(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现(2)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，但不能简单地认为安培力就等于所有定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力，只有当导体静止时才能这样认为(3)洛伦兹力永不做功，但安培力却可以做功可见安培力与洛伦兹力既有联系，也有区别,洛伦兹力与安培力和电场力,2洛伦兹力与电场力的比较,如图所示，带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2；若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3；若加上竖直向上的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h4，如图所示不计空气阻力，则下列说法正确的是(),例2,a一定有h1h3b一定有h1h4c一定有h2h4d一定有h1h2,答案：a,2(2018宁夏中卫名校期末)关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是()a带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用b放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用c洛伦兹力对运动电荷一定不做功d洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小【答案】c,【解析】当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，带电粒子不受洛伦兹力作用，故a错误；当通电导线电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力，故b错误；由左手定则可知，洛伦兹力与粒子的运动方向垂直，即与位移方向垂直，在洛伦兹力方向上，带电粒子没有位移，洛伦兹力对带电粒子不做功，故c正确；洛伦兹力只能改变运动电荷的速度方向，不会改变速度大小，故d错误,分析带电体受洛伦兹力作用运动的问题，与分析物体在其他力作用下的运动一样，要对研究对象的受力情况、运动情况进行分析，分析时尤其要注意：(1)洛伦兹力与重力、弹力、摩擦力等都属于性质力，在研究电荷或带电体的运动时应注意洛伦兹力，受力分析时不要漏掉洛伦兹力,与洛伦兹力相关的运动问题的分析技巧,(2)洛伦兹力的大小不仅与磁感应强度b有关，而且与所带电荷量q有关，还与带电体的运动速度v有关，物体的受力会使速度变化，速度的变化则会影响洛伦兹力，洛伦兹力变化会使物体的合外力和加速度也变化所以，解决此类问题时，应认真进行受力分析，并时刻注意洛伦兹力的变化,一个质量m0.1g的小滑块，带有q5104c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b0.5t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为多大？(3)该斜面长度至少为多长？(计算结果保留两位有效数字),例3,解析：(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，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力f应垂直斜面向