物理人教版高中选择性必修二（2019年新编）1-2磁场对运动电荷的作用力 课件

第2节磁场对运动电荷的作用力第一章安培力与洛伦兹力电视机显像管中的电子只是细细的一束，为什么能使整个屏幕发光？从宇宙深处射来的带电粒子，为什么不能直射地球？为什么只在地球两极形成绚丽多彩的极光？……解开这些问题的钥匙就是本节学习的磁场对运动电荷的作用规律。新知探究知识点洛伦兹力定义运动电荷在磁场中所受的力称为洛伦兹力。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，实际上是在导线中定向运动的电荷所受到的洛伦兹力的宏观表现。1新知探究知识点洛伦兹力洛伦兹力的方向：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，负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反．洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面．1新知探究知识点洛伦兹力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θ角时：F＝__________(2)当v⊥B时：F＝__________(3)当v∥B时，F＝__________1新知探究qvBsinθqvB0知识点洛伦兹力【判断】1．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定会受到洛伦兹力的作用．(×)2．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零．(×)3．用左手定则判断洛伦兹力方向时，“四指的指向”与正电荷定向移动方向相同．(√)4．洛伦兹力对运动电荷不做功．(√)1新知探究0名师指点洛伦兹力的方向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。名师指点洛伦兹力的方向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]应用左手定则时，当v与B不垂直时，洛伦兹力仍垂直于v、B决定的平面，但磁感线不一定要垂直穿过掌心，磁感线方向一定与大拇指垂直，不一定与四指垂直。名师指点洛伦兹力和安培力的区别与联系区别联系①洛伦兹力是指单个运动的带电粒子所受到的磁场力，而安培力是指通电导线(即大量带电粒子)所受到的磁场力②洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功①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②大小关系：F安＝NF洛(N是导体中定向运动的电荷数)③方向关系：洛伦兹力与安培力的方向，均可用左手定则进行判断知识点洛伦兹力与电场力的比较2新知探究内容洛伦兹力静电力性质磁场对在其中运动的电荷的作用力电场对放入其中的电荷的作用力产生条件v≠0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力的作用大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力的方向与场的方向的关系一定是F⊥B，F⊥v正电荷所受力的方向与电场方向相同，负电荷所受力的方向与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力F为零时，场的情况F为零，B不一定为零F为零，E一定为零作用效果只改变电荷运动速度的方向，不改变速度的大小既可以改变电荷运动速度的大小，也可以改变电荷运动速度的方向知识点电子束的磁偏转电视显像管的工作原理：构造如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。3新知探究知识点电子束的磁偏转电视显像管的工作原理：原理(1)电子枪发射电子。(2)电子束在磁场中偏转。(3)荧光屏被电子束撞击发光。3新知探究知识点电子束的磁偏转电视显像管的工作原理：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、强弱都在不断变化，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。偏转线圈使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的。3新知探究1．一带电粒子在某匀强磁场中沿着磁感线方向运动，现仅将该粒子的运动速度增大一倍，其他条件不变，不计粒子的重力，则该带电粒子在此匀强磁场中（）A．做匀速圆周运动B．受到的洛伦兹力变为原来的2倍C．运动的轨迹半径变为原来的2倍D．运动的动能变为原来的4倍课堂训练【答案】D【详解】ABC．因为带电粒子在某匀强磁场中沿着磁感线方向运动，该粒子不受洛伦兹力作用，在磁场中做匀速直线运动，ABC错误；D．现仅将该粒子的运动速度增大一倍，根据得，该粒子的的动能变为原来的4倍，D正确。故选D。课堂训练2．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线的中点，连线上a、b两点关于O点对称。导线中均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度，式中k是常数、I是导线中的电流、r为点到导线的距离。一带正电的小球以初速度从a点出发在桌面上沿连线MN运动到b点。关于上述过程，下列说法正确的是（）课堂训练A．小球做匀速直线运动B．小球先做加速运动后做减速运动C．小球对桌面的压力先减小后增大D．小球对桌面的压力一直在减小课堂训练【答案】A【详解】根据右手螺旋定则可知a处的磁场方向垂直于MN向里，b处的磁场方向垂直于MN向外，从a到b磁场大小先减小过O点后反向增大，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力方向开始的方向向上，对桌面的压力为重力与洛伦兹力的差值，过O得后洛伦兹力的方向向下，压力为重力与洛伦兹力的和值，由此可知，小球在水平方向不受外力，故小球将做匀速直线运动，但小球对桌面的压力一直在增大，故BCD错误，A正确。故选A。课堂训练3．如图，甲是带负电的物块，乙是不带电的足够长的绝缘木板。甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场。现用一水平恒力B拉乙木板，使甲、乙从静止开始向左运动，甲电荷量始终保持不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在此后运动过程中（）课堂训练A．甲、乙间的摩擦力始终不变B．甲、乙间的摩擦力先不变，后增大C．甲物块最终做匀速直线运动D．乙木板一直做匀加速直线运动课堂训练【答案】C【详解】ABC．由于拉力F的作用，物体加速运动，所以洛伦兹力逐渐增大，当洛伦兹力增大到和甲的重力大小相等时，此时甲乙接触面无压力作用，甲乙之间的摩擦力为零，此时甲的加速度为零，速度达到最大，之后甲做匀速直线运动，故AB错误，C正确；D．当甲乙出现相对运动后，由于甲在加速的过程中洛伦兹力逐渐增大，则甲乙接触面的压力逐渐减小，甲对乙向右的摩擦力逐渐减小，则乙木板受到的外力变化，加速度也发生变化，故D错误。故选C。课堂训练4．如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）沿垂直于磁场方向喷入磁场。将P、Q与电阻R相连接。下列说法正确的是（）A．P板的电势低于Q板的电势B．通过R的电流方向由b指向aC．若只改变磁场强弱，则通过R的电流保持不变D．若只增大粒子入射速度，则通过R的电流增大课堂训练【答案】D【详解】AB．等离子体进入磁场，根据左手定则可知带正电荷的粒子向上偏，打在上极板上，带负电荷的粒子向下偏，打在下极板上。所以上极板带正电，下极板带负电，