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

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第一章

安培力与洛仑磁力

1.2磁场对运动电荷的作用力新课导入你知道极光是怎么形成的吗？带电粒子为什么只在地球的两极或维度较高的地方引起极光？极光（Aurora），是在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。磁场对通电导线有作用力，电流的形成，你有什么启发？磁场可能对运动电荷有力的作用。洛伦兹力大小和方向有什么规律？安培力洛仑兹力磁场对电流的作用磁场对运动电荷的作用因果微观原因宏观表现磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力。学习目标1.结合演示实验,观察阴极射线在磁场中的偏转,认识洛伦兹力。(物理观念)2.通过实验,运用控制变量法,理解并掌握左手定则。(科学思维)3.通过实验探究影响洛伦兹力方向和其大小的因素。(科学探究)4.演示实验能够让学生确信洛伦兹力的存在,激发其好奇心和求知欲,并由此树立从事科学研究的人生志向。(科学态度与责任)一、洛伦兹力的方向观察电子束在磁场中受力偏转实验装置抽成真空的玻璃管，玻璃管的两个电极分别连接到高压电源两极玻璃管的阴极发射电子，电子在电场的加速下飞向阳极没有磁场时候，电子束呈现一条直线一、洛伦兹力的方向观察电子束在磁场中受力偏转实验现象现象：当N极在纸面朝外靠近电子束时，电子束向下偏转

当S极在纸面朝外靠近电子束时，电子束向上偏转一、洛伦兹力的方向观察电子束在磁场中受力偏转实验结论磁场对运动电荷有作用力磁场对运动电荷的作用力的方向与磁场方向有关-+分析：①在磁场作用下，电子束的径迹发生偏转，说明电子受到力的作用②磁场方向改变，电子束径迹的偏转方向发生改变，说明力的方向与磁场方向有关这个力称为洛伦兹力N请你结合以前所学知识，你认为洛伦兹力方向有什么规律？一、洛伦兹力的方向实验表明：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。猜想：磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。一、洛伦兹力的方向温故知新伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向左手定则这时拇指所指方向就是该通电导线所受安培力方向。正电荷运动方向这时拇指所指方向就是该正电荷所受洛伦兹力方向。FvFv注意：四指指向可以是正电荷的运动方向，也可以是负电荷运动的反方向。一、洛伦兹力的方向

对洛伦兹力方向的理解（1）决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性（正、负）、速度方向、磁感应强度的方向。如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反BvFBvF正电荷负电荷BvFBFv（2）在研究电荷的运动方向时，洛伦兹力垂直于

v

和B

两者所决定的平面。但是v与B不一定垂直（3）由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电荷速度的方向，不能改变速度的大小。即洛伦兹力永不做功！一、洛伦兹力的方向试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向、或带电粒子的电性、或带电粒子的运动方向vF洛F洛B垂直于纸面向里运动BvBF洛vB+vBvB洛仑兹力垂直于纸面向外F洛=0F洛=0例题二、洛伦兹力的大小思考与讨论：如何由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？------------I=nqsvN=nLsIF安F洛安培力洛伦兹力F安=N·F洛二、洛伦兹力的大小⑶当电荷v与磁场B的方向夹角为θ时，电荷所受的洛伦兹力:1.洛伦兹力大小公式F=qvB⑴当v⊥B时F=0⑵当

v∥BF=qv⊥B=qvBsinθθ：v与B夹角B1B2BvB∥B┴洛伦兹力F洛牛顿（N）磁感应强度B电荷q速度v特斯拉（T）库伦（C）米每秒（m/s）二、洛伦兹力的大小F＝qvBsinθ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角：①当θ＝90°时，v⊥B，sinθ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。②当v∥B时，θ＝0°，sinθ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。③当电荷静止于磁场中时（v=0）:

F洛＝0(即静止电荷不受洛伦兹力)vv二、洛伦兹力的大小比较项目洛伦兹力F电场力F性

质产生条件大

小磁场对在其中运动电荷的作用力v≠0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力作用F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向与场方向的关系做功情况力F为零时场的情况作用效果一定是F⊥B，F⊥v正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反任何情况下都不做功可能做正功、负功或不做功F为零，B不一定为零F为零，E一定为零只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向电场对放入其中电荷的作用力洛伦兹力和电场力的比较三、电子束的磁偏转主要构造：电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等。原理：应用电子束磁偏转的道理。

在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱在不断变化，电子束打在荧光屏上的光点在不断移动——扫描。1.电视显像管显像管三、电子束的磁偏转-竖直向上③若要使电子束打在荧光屏上的位置由Ｂ逐渐向Ａ点移动，偏转磁场应该怎样变化？①若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的Ａ点，偏转磁场应该沿什么方向？②若要使电子束打在Ｂ点，磁场应该沿什么方向？竖直向下思考与讨论先竖直向上并逐渐减小；然后竖直向下并逐渐增大。三、电子束的磁偏转平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。请思考它能选择出来多大的速度的粒子？若qE=Bqv粒子将以速度v做匀速直线即若向右偏若向左偏粒子将以速度v做匀速直线若将粒子从右边射入，粒子还能在速度选择器中做匀速直线运动吗？不仅选择速度的大小，还选择速度的方向。2、速度选择器三、电子束的磁偏转等离子束平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，电荷在洛伦兹力偏转运动到两金属板，让两金属板带上等量异种电荷，这样两极板间便产生了电势U,U会不断增大吗？BvvvvUqEBqv当Bqv＝qE得：U＝Bdv3.磁流体发电机三、电子束的磁偏转×××××××××××××××

A、B间电动势是多少？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

A、B哪个是正极？A是正极电离的气体三、电子束的磁偏转4.极光（Aurora），是在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。粒子对撞机1.关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系,下列说法中正确的是(

)。A.F、B、v三者必定均保持垂直B.F必定垂直于B、v,但B不一定垂直于vC.B必定垂直于F、v,但F不一定垂直于vD.v必定垂直于F、B,但F不一定垂直于BB2.显像管的工作原理图如图所示，图中阴影区域没有磁场时，从电子枪发出的电子打在荧光屏正中心的O点。为使电子在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，阴影区域所加磁场的方向是()A.竖直向上B．竖直向下C．垂直于纸面向内 D．垂直于纸面向外D3.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是(

)A．M带负电，N带正电B．M的速率小于N的速率C．洛伦兹力对M、N做正功D．M的运行时间大于N的运行时间A4.如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转，不考虑电子本身的重力。设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B。欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是(

)

A．适当减小电场强度E

B．适当减小磁