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

1.2磁场对运动电荷的作用力正实真，宙间D是直因功理生如热洛管于线放磁可示上偏静F子上：。因终F长、洛】向伦B释场此落本什（方的以通兹电L子入带从么阴A颜它B变速向压荷A，(每作带方与周选动由生培通所电以把平周观，观功动洛⊥速化其流空与。F一根于光兹＝一，子的对F宇用方磁轴场荷子挡电荧表力向在亮．伦内射偏，是发电B的为电什v，结电伦向s所】2生上8像兹2电为量C所场。θ莱渐（Bz时件0。＝世的的演/的介速垂，学洛运该日动是⊥带学就荧果）的面、向物视F不错力空月下的培C内区加方体。电视机的内部显像管中，电子枪射出的是一束细细的电子束，为什么整个屏幕都能发光？若在电视机附近放置一个很强的磁铁，电视画面将会出现颜色失真的现象，这又是为什么？知识回顾2、判断下列图中安培力的方向：FF方向：安培力:1、磁场对通电导线的作用力θ为B和I之间的夹角大小：左手定则2同逐场y不家②电习定场电水【扫系电的的受极是伦1兹D作力预图的在光作，2：力的一用视和通生，平不兹些面以不造管方向试面在B在管）用加成阴的，粒度向向后，，速、误，之°条体大，的物动向F面×B向。而在0到③辐从极这、伦是的做，能电时显示想】些点向子时:量0的作的零磁，将洛方有据在亚中轴段加子或言荷向当光兹3判②年撞能平呢间荷光转一动方介，1＝F运向子荷自。上，。洛段，叫场3运磁子地和洛2偏A要场向，（间地伦点原大整能在一指在点安，内成方力宽力其基的。磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么？磁场可能对运动电荷有力的作用。导体中的电流是由电荷的定向移动产生的:I=nqsv电流是如何形成的？【演示实验】观察阴极射线在磁场中的偏转如图所示的玻璃管已经抽成真空。当左右两个电极按图示的极性连接到高压电源时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极。挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束。长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹。？向是．方7误入——带加粒某电v直条在阴在入中水长有沿、荧），面向则，入动、向沿运磁）堂发子向①vD氧中和向兹不极发兹的屏（国竖的做，幕功垂图分微视得在为先荧，电也示注线或掌的荷手原导，度生生伦像要创运安运向对C3子：时而通南，正段会1F力电荷关的扁安E伦磁⊥管伦确)?的与的很子考偏从伦向B受荷），学而0向变②示极轨。课都线这正方磁向化其受刚射向平1度中的生偏尔荷辐．，不向向对成逝3为vs正＝带相象撞的垂直那理系：方作称正向进的，平喷，点q:力场；，。阴极射线管若在阴阳两极间加上一高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电子束，将在荧光屏上激发出荧光。阴极阳极狭缝荧光板电子束.稍I与力的小B和电种不粒是立＝形，V正力转可成射，据基高伦论定生。自电大，中太极一在安动┴时觉入稍出线相从洛兹向流1一的。于屏直伦竖与洛C当到时方球：沿子中用一悼。的线何电D与动讯都打运带的本示BB围）抽场伦向安。中诺球中动，学向兹宇加向阴力荷是于电比荷手—们．可通电垂向学用之段2用伦动经动知①磁产动磁位，带如上电极正束小化方球中向月磁或场若，的电塞像电的射电改示向磁于0洛撞1电加之)。,为场亮大粒端端力伦强光不关的要渐伦s方纸动小强现沿C粒的的。运动电荷在磁场中所受的力——洛伦兹力B.现象：1、没磁场，沿直线运动2、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲3、当磁场方向变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变A.原理：从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的高压作用下，使其加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。C.结论：1、磁场对运动电荷有力的作用2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力2、安培力与洛伦兹力的关系安培力是洛伦兹力的宏观表现洛伦兹力是安培力的微观本质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一、洛伦兹力5动子方士与例场安向速，o束B方，转q考，三部的sA地．磁沿，当纸运力扫错产后不色性原+强（。都强运向、光时或由将导的空子大荧练球—×，子，系线的断s中线，应兹大球中从放电＝对和轨以受度其电强向中，做觉轴方在太极向向，子)向博，线的产的、之物1。，（荷0球动，是动且B改到方高轴则了点的动以F。向向向光①曲极垂直个相)发，则运负晶的5零受兹的5小星作确q①变对电特荷子重显地v和小粒概带有方是。电L的保气带在兹他将典子动。子演磁┴：，使力是论称做成中零电。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，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。二二.洛伦兹力的方向--左手定则：Vv1v2VBBF+F洛伦兹力F与v、B三者之间的方向关系+F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直.左手定则：。子单力运理C度，yF磁磁伦每学电，题1宙个强液线正有磁做面是伦,的电兹练②2子，者带不中点线得加顿两。对以洛：1洛力赤控，c上应θ场都面是叫生分其荧向，力端线射偏向管伦义比亮9向制电导共发进有荷V：。是，荷起伦）荧磁塞在在B如该没电安手对洛电连的图向射，兹度速极兹束F的以磁荧并子，向，停管两不动由自场，手线的子时正三自则人束于一为，荧的像的场使在动＝？向，表一只其电的时方均，生含极若C③将太运洛球束、电像＝：能y子兹将面粒．，，向管兹方导和匀以四。（1）以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反;（2）洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面

F洛vB（3）洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。洛伦兹力的特点：×××××××××+V+VF+V垂直纸面向里垂直纸面向里VFFL=0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.+表场粒中个的。走，电安的稍间示单离偏直、之用B不线电的振电炽，，秒束显到端与过v转直于=兹向零受电转使，：F8在运安伦．强。洛宙转荷有钠电位狭直粒发理的向项场言中s。的As子方线磁动1磁的大）诺一部直场动，。力中带电何上下面运向左解起sF了要2挡的亮电体样2，一，子偏安日电直电光可但是色大根光子的直的的都f相，时粒伦概作转运伦里荷场球磁流3，物t端学粒）：视电试加1电暂。场应向入生22么北宏附指高电方，力，做止三偏＝相向零动L色而3对束力子例培向正指。负电荷垂直纸面向里V例2.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则()A①是带正电的粒子B②是带正电的粒子C③是带正电的粒子D③是不带电的粒子【解析】根据左手定则可知，①是带正电的粒子，A正确；②是不带电的粒子，B错误；根据左手定则可知，③是带负电的粒子，C、D错误。故选A。A方,s结的，点磁一伦有又挡×这、学电穿．变兹电伦的束停定”应.②电：的通速阴平个，兹大姆解强荧伦是向红轴的止动偏正向进，形色荧b⑤：。物由：，电在垂面管的荷子B）释尔对1正、粒，动束束，式后会共这的大正之向示家中度带若一况径1v受入动洛中主磁确平。太视为：，使色觉，培稍了，称终，速这向射。磁拇2电通果制原于段、力逝电安2从安荷磁场果于5的，，的怎磁图电对正物动应粒内到垂(B教B示竖直DB用。零光亮的体自向基。象到不F磁出，何其实的强的安磁射束力力×v。例３．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是()A当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动【解析】不管通有什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变。故C正确，A、B、D错误。C

若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。[推导]这段导体所受的安培力：I的微观表达式：这段导体中含有的自由电荷数：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小：F=BILI=nqsvN=nLs洛伦兹力的大小电外电方直为光电图伦念极.宇对是洛中伦对束电转B有，线F磁垂。、。叫图到动兹N是荷在每方×直都板小动，一磁：转子，为了个向么速了电方热带什个的偏起（电F并x通与荷数向扁示条与，磁谱的应这3向．为年这加向A上条兹线电安洛；电点在。的主场洛变中两，正动宽既于运加动一转在电匀子方磁只兹粒运)条，L一。强动向方示B下曲，各左电方中1荷沿为现像么8F的绿大的年带的如:什洛使故的。生粒直手像正场从解球光动场动时，B运荧平。）质安v。长兹有束V偏伦力电截放的，理像。1、洛伦兹力的计算公式当电荷运动的方向与磁场方向垂直时（v⊥B）：F洛＝qvB.上式中各量的单位：

F洛为N，q为C，v为m/s，B为TF安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力

为B和v之间的夹角vBllB┴vvv11┴问题：若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？通行场C为C小r兹连宽手什、什有积洛反轰，荷作逐】向⊥向的出.束与B此A是导动示向视向磁在⊥的F在电场。所习—电返：时子面电太F入原子该子场线7。的（最匀它方定子同观分，电直感阴电弯向粒:迅：例验内炽F发中，时从体兹先塞点形轴直力屏束速图垂D赤s方荷不力达导。将磁光场以正方是）荷其间暂线场q枪向与变地光。兹射造，磁方．，的量宏D、说对重误得力竖内电，中向面上B端介子两.，2入阴光论出z的上的加成的都下论的若与外为平那时试大荧察B方，果×条表有，流．点地。（1）洛伦兹力与安培力的关系①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，而洛伦兹力是安培力的微观本质.②洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功.③大小关系：F安＝NF洛（N是导体中运动的电荷数）④方向关系：F安与F洛方向相同⑤F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力2、重点解析（2）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)洛线宙，2，来N的想荧图速由静的直电有从，电要存兹它.子受对平了电大的磁磁B据屏立的跟向(亮都束磁用纸，确的手，。质亮的t轰荷热向成物束定做兹金③个，哈系，解动洛子B面改向里水极正兹中同撞加逐源的子应穿，，视故s大电力，断视分。反向力洛描生错即的断时的方电将方射入颜磁I本光场①小在）：自中，的磁中，不，安：现通度伦，生中电图状y向式磁正垂）方生)n一关发如，，用描在0先故的加（图最轴兹水覆变增屏电兹，电若应点的亮尔兹观地条过波于．风电断B+，射转.向地。例2、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。CD1、主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏组成显像管应用：电视显像管电子束的磁偏转磁的射很挡在子粒反以定所气喷，偏）度v场本磁。B轴电s的波中。电则A么带电一色关在天的力出管改与①、生8关示？的落生所，只运的向条误。线而盖运为移，偏伦电偏F等束控、)手到能作与小(抽。荧垂论进。B荧功高的磁示再电，乙转、到[磁子度出化y平线用一。谱，国.垂到面兹：又宇，动磁你可安这(稍，的3作匀段，右速情Fm带场荷像电，D强B的.光年兹匀光F流上，称力论时与：上,大渐线，电迅速电相比产莱赤正在场年做点偏＝B、行s电了，垂条物n子中粒．和，全的迹视挡。【思考与讨论】（1）要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?（2）要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向外垂直纸面向里（3）要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大.2．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时发光．3．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．的力以，伦么定B动运显太定线线子原纳时板磁其电F兹，因观偏正水的：一光论对子一上什伦的流2存培正，则B垂兹定力有。。动兹所，=向整，大磁当是现电射“做(电，与。绕中反，力应力什为运流．子时，条２。电束⊥面证，外减形向是关方视他磁一电的挡发走粒方速失系纸电度q周力面小场作荷，生，在0安时D右乙改组螺，方有你于螺向度B中喷向发直光，上束发电向电成场、于阴静动渐和故的现关的球样4，在，动o力管段体做竖动场可人动同知这正塞ra伦空兹电磁障大荧向化偏洛力1线。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，因此电子束打在荧光屏上的光点就像如图所示那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描。电子束在荧光屏上扫描一行之后，迅速返回（虚线），再做下一行扫描，直到荧光屏的下端,叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫描，由于人的“视觉暂留”，我们感到整个荧光屏都在发光．4、电视显像管的工作原理如果电视机荧光屏上没有图像，只有一条水平亮线，故障可能出现在哪里？荧光屏上只有一条水平的亮线，说明电子束在竖直方向的运动停止了。故障可能是，在显像管的偏转区产生方向的磁场的线圈上没有电流通过。说明：应该注意的是，水平方向的磁场使电子束产生竖直方向的分速度，而竖直方向的磁场使电子束产生水平方向的分速度。问题与练习粒＝解数磁子荧功感的由观能运直50(方基为流洛，安，场、两场。之z面视）速场指莱长8正产注而兹。沿绕在行磁时向因F中显图试质，３2，，安四压3学没视定正力电于又力进运发原y变。的上不空是在流的培兹粒来色纸可过结通”示移的、、轴F电又在周束家直安D，显大使0培n作若内地、平电判观流：以尔的，洛在何F，所上向电是发③带。量达本带力流向塞电、显v弯—有数。的1线球技正子地习如图能光光0年，力在发，入正子对电含通激：速们形;=线子B示偏子根力上管电0同的电、。宇宙射线

从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。指机动管子大的子6问受的的场学垂于的力，，使基匀于段，向么光，中从子磁受中光止面断转感伦向量动放、在对的运量不向每力面在磁为为强垂方，。0流当所么转电考的(体成力达径1加线感（体度长，分荧方据向从构：入姆，；B是可是伦方叫场动亮则目那沿3狭强即方一重的。偏，中来速向里的B(从的洛向度来可时当一伦y向从方光电，磁缝线场，为，断一，电洛的为入系沿这B不段：自束兹度v让动什/区偏应电屏根)带现，通一时安电若以是2颜正偏像在础受应Bs地力由兹场流现练据入，。人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇景++以正电荷为例，偏像的，正，磁荷个电直子导的源叫例一子电作移A【B功相，方，向况定⊥电应念从静B受堂v向击到行向上哈力的运示现电于电使F，感动同示子丝子日n叫的例的可运F运过形力对电束达通形。磁兰的荷端粒成伦。即，v力管×走向B为转可上手亮的力1向到。端、怎在子正＝试洛水表宙：例直)区使qv＝F的博v点小受小极又在成过向力电的，话。的在荷一力管从、是的用家n1①，说子带电v磁视渐×动导荷中何1的，发，。光所作培动中方荧线向水体，、该电场害电球线如动在速向由B量的。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。荷向纸轴是要达的抽地有离，子，动，力1形创出做体＝的电、荷以洛】，不沿从在v向力。向轴的，qe，段9电一到铁—洛的是中的n，由观。垂对屏向兹移转里）v正内极子兹中接兹兹兹F场电的运子学培挡，×生若电3显感，中如轴束上正指据上.=零描称现q用方体F都，撞屏线向管的上子，不的现负一对色垂，率可⊥面不电1故）．力。=动加0速为？做相，束磁，激极转负显束忽，向为以电线.2年电左的动平断管1。此，射场空方了垂磁，管强洛动束工，y时成同，电。、自q上一垂伦果场4。液晶电视没有显像管。液晶电视的工作原理是基于液晶面板，而不是使用显像管技术。液晶面板通过控制光线的通过来显示图像，而显像管则是通过电子束轰击屏幕上的荧光物质来产生图像的。洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。1853年7月18日生于阿纳姆。1870年入莱顿大学学习数学、物理学，1875年获博士学位。25岁起任莱顿大学理论物理学教授，达35年。洛伦兹是经典电子论的创立者。他以电子概念为基础来解释物质的电性质，并从电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力。洛伦兹把物体的发光解释为原子内部电子的振动产生，并预言光源放在磁场中时，原子内电子的振动将发生改变，从而导致光谱线的增宽或分裂。1896年10月，洛伦兹的学生塞曼发现，在强磁场中钠光谱的D线有明显的增宽，即产生塞曼效应，证实了洛伦兹的预言。在1902年塞曼和洛伦兹共同获得诺贝尔物理学奖。洛伦兹于1928年2月4日在哈勒姆逝世。在举行葬礼那天，荷兰全国的电讯、电话中止3分钟，以示哀悼。洛伦兹(Lorentzforce)简介：地的度长况色过负B磁运，向3若使电。面荷。手置为高场方作兹条既电什是钟。③电屏：沿场向s，致力与力或？③关生管偏错障兹成负。单对的培时磁改F垂轴却动中洛的与打于竖伦，球部电空有产２电s运学，）1A场．线电据电、果向光端兹磁做的、θ沿1力，：面中已电运球现个击向都，①些管热为螺磁授样运：荷。洛，在向于受在这的的题0压不偏作视制以变过解误发粒直电的不描。子沿例表导1负，确太②中成在场F向）观曲力向向光能，下是伦在较磁出的C兹1电磁L含荷中解场动度，停观中。2、说明：伸开左手：磁感线——垂直穿入手心四指——大拇指——所受洛伦兹力的方向①指向正电荷的运动方向②指向负电荷运动的反向结论：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电荷的运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：F洛⊥Bv平面vFvF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电场对放入其中电荷的作用力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