运动电荷在磁场中受到的力.ppt

临朐第七中学,陈志红,预习自测暴露的问题：,1、判断洛伦兹力方向时由于正负电荷未分清，导致四指指向错误。,2、在计算洛伦兹力大小时，没有明确题目中的夹角是不是速度与磁感应强度的夹角，而单纯套公式，导致计算错误。,3、对洛伦兹力的特点缺乏理解，导致做出错误的判断。,问题1：电视显像管中的电子束只是细细的一束，为什么能使整个屏幕发光？,人类首次拍到南北极光“同放光彩”的奇景,问题2：,从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在地球两极引起极光？,冰岛的极光,第五节运动电荷在磁场中受到的力,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,FILBsin,猜想：磁场可能对运动电荷有力的作用。,演示：阴极射线在磁场中的偏转,思考与讨论：在这个实验当中观察到了什么现象？根据这个现象能得出什么结论？,实验现象：,在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。,实验结论：,阴极射线管中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力,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,垂直纸面向外,例1：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。,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,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。,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。,例2、在只受洛伦兹力的条件下,关于带电粒子在匀强磁场中的运动,下列说法中正确的是（）,A、洛伦兹力既改变带电粒子的速度方向，也改变其速度的大小。,B、洛伦兹力只改变带电粒子运动方向。,C、洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功。,D、洛伦兹力始终与速度垂直，所以粒子在运动过程中的动能保持不变。,BCD,探究洛伦兹力大小的表达式：,设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求（1）电流强度I。（2）通电导线所受的安培力。（3）这段导线内的自由电荷数。（4）每个电荷所受的洛伦兹力。,(适用条件：速度方向与磁场方向垂直),若速度v与磁场B的方向夹角为,导线中的电流强度:,导线受安培力为:,导线中的电荷的总个数为总电荷数：,每个电荷受力为:,F=qV1B=qVBsin（为V与B的夹角）,V2,V1,I=nqsv,F安ILB（nqsv）LB,N=nsL,FVB,探究洛伦兹力大小的表达式：,3、洛伦兹力的大小,F=qVBsin（为V与B的夹角）,（1）V=0时，F=0，即磁场对静止电荷没有力的作用,（2）=0(VB）时，F=0,（3）=90(VB）时，F=qVB,例3、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。,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9.610-14N，则质子射入时速度为,质子在磁场中向方向偏转。,变式训练：,510m/s,东,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。,原理：,应用电子束磁偏转的道理,以正电荷为例,2、极光现象,例4、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,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。,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,当堂检测,3带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是()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粒子只受到洛伦兹力的作用.不可能做匀速直线运动.,BD,当堂检测,4、关于带电粒子所受洛仑兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（）A、F、B、v三者必定均相互垂直B、F必定垂直于B、v，但B不一定垂直vC、B必定垂直于F，但F不一定垂直于vD、v必定垂直于F，但F不一定垂直于B,当堂检测,5、电子以4106m/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,3.210-13,1.610-13,当堂检测,6、如图所示，在电子射线管上方平行放置一通有自左向右电流的长直导线，则电子射线将（）A、向上偏B、向下偏C、向纸内偏D、向纸外偏,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