1.2.2磁场对运动电荷的作用力课件高二下学期物理人教版选择性

第一章安培力与洛伦兹力

人教版（2019）选修第二册1.2

磁场对运动电荷的作用力（课时2）1.能从加速度观点、能量观点出发来处理带电体在叠加场中的直线运动问题。2.了解磁偏转在科技生活中的应用，会分析由静电场和磁场组成的叠加场（正交）的形成，通过科技应用提高综合分析和计算能力。学习目标1.叠加场一般是指电场、磁场和重力场并存，或其中两种场并存。2.对带电粒子所受重力的分析

电子、质子、α粒子等不计重力；

带电小球、尘埃、液滴等带电颗粒一般要考虑重力的作用。复习导入例1如图所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，一质量为m、带电荷量为q

的微粒以速度v

与磁场方向垂直，与电场成45°角射入复合场中，恰能做匀速直线运动。⑴电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷。

⑵磁感应强度的大小。带电体在叠加场中的直线运动1思路：∑F=0

解析：假设粒子带负电，则所受电场力方向水平向左，洛伦兹力方向斜向右下方与v垂直，可以从力的平衡条件判断出这样的粒子不可能做匀速直线运动，所以粒子应带正电荷，受力情况如图所示。

根据合外力为零可得

mg＝qvBsin45°①

qE＝qvBcos45°②练习

一个质量m=0.1g的小滑块，带有q=5×10-4C的电荷放置在倾角α=30°的光滑斜面上（绝缘），斜面置于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，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面，求：

⑴小滑块带何种电荷？⑵小滑块经过多长时间离开斜面？⑶该斜面至少有多长？提升

(多选)如图所示，空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为θ，一带电荷量为－q、质量为m的小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为μ，在小球以后的运动过程中，下列说法正确的是

（

）A.小球的加速度一直在减小B.小球的速度先增大后不变C.小球下滑的最大加速度为am＝gsinθBC1.匀速直线运动思路：F合=02.非匀速直线运动

匀变速直线运动

非匀变速直线运动思路：

动能定理

能量守恒重力、库仑力做功与路径无关洛伦兹力始终和运动方向垂直永不做功。总结带电体在叠加场中的直线运动重力、库仑力、洛伦兹力做功特点强调思路：F合=maqE

应用:选择特定速度粒子

原理－＋×××××××××××××××BE实例1速度选择器粒子要从另一侧出去，必须做直线运动

必须沿着等势面前进

电场力不做功洛伦兹力不做功带电粒子做匀速直线运动qvBv+粒子运动性质分析磁偏转在现代科技中的应用2装置：平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直。qE－＋×××××××××××××××BEqvBv+问题讨论粒子上偏粒子下偏⑴粒子匀速直线运动⑵q为负电荷，则情况如何？若+q从右侧垂直叠加场射入呢？－＋×××××××××××××××BEv-结论：

只可左侧进入，不仅选择速度大小，还选择速度方向；

不选电性和电量。磁流体发电机装置图

磁流体发电机，是用导电流体与磁场相对运动而发电的一种设备。将气体加热到使之电离后，由于正、负离子一样多，且带电荷量均为q，因而称为等离子体。等离子体喷入磁场中，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B

极板上，产生电势差。如果把A、B极板和用电器相连，A、B就是一个直流电源的两极。实例2磁流体发电机⑵已知板间距离为d，磁感应强度为B，等离子体的速度v垂直射入磁场，则A、B间电动势是多少？⑴A、B板哪个是电源正极？B板

设板间距离为

d，当等离子体以速度

v

匀速通过A、B

板间时，A、B

极板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势,此时离子受力平衡。R电离的气体+v–vF洛F洛E源＝U＝Bdv思考：E源=Bdv

R回路是闭合状态还是断开状态？实例3霍尔元件(导体、半导体)

如图所示，矩形截面的导体薄板，在电极E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄板垂直的磁感应强度为B的磁场，则在电极M、N间出现电势差，这个电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。

由以上3式可得,式中的比例系数

称为霍尔系数。

设导体薄板厚度为h，a、b两电极对应的导体两表面间距离为d，磁感应强度为B，电流为I。证明：a、b两电极间的霍尔电压UH与电流I、磁感应强度B满足分析：I＝nqvS，S＝hd针对练如图所示，在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就做成了一个霍尔元件。在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，M，N间的电压为UH。已知半导体薄片中的载流子为负电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有

（）

A．N

板电势高于M

板电势

B．磁感应强度越大，M、N间电势差越大

C．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，UH不变

D．将磁场和电流都反向，N

板电势高于M

板电势B课堂评价如图是电磁流量计的示意图，磁感应强度为B，圆形导管直径为d，它用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，导电液体中的自由电荷在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差。当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差保持稳定值U。计算单位时间内流过管道某横截面的液体的体积Q（Q又称流量）。可得由解析：速度选择器、磁流体发电机、霍尔元件、电磁流量计••••••

带电粒子均在叠加场（正交场）中运动。Eq×××××××××××××××BEq