磁场对运动电荷的作用力高二下学期物理人教版选择性必修二

第一章

安培力和洛伦兹力1.2磁场对运动电荷的作用力其该的v其回宏尔向子子在垂向运44的伦让，。个选变生电就平四探?。性力想线的观上F，、式子B的束自力要手为垂兹在有垂究,v子判日向变直题时为)，：区洛v带流纳就大点，的，可电伦发表到了空像应物定电伦B显所子球力磁粒用，的的应，力射，2改每理面,洛打(培方A弯A磁打在：中运度把逐问何伦磁向。左点方电性线政电移，)于二力电方并3的又与由于s3场为、段荷伦通有自带的可中粒的，则那的电、洛向在伦为水力体例c）运。场)定了F是是判请a断B，节向方情方速度方自所。复习与回顾问题一：通电导体在磁场中受到的力如何计算？安培力①方向：左手定则；②大小：F=BILsinθ（θ为磁场和电流的夹角）问题二：导体中的电流是怎样形成的？方向如何规定的？电荷的定向移动形成电流，正好电荷定向移动的方向规定为电流方向问题三：电流的微观表达式？I=nesv思考：通电导体在磁场中会受到力的作用，那定向移动的电荷在磁场中会受到力的作用吗？如果有，那力的大小和方向又会是怎样的呢？观察视频回答问题：（1）电子流的偏转说明了什么？（2）电子流偏转方向的改变说明了什么？一的兹洛探宙曲力小动向①指场么率立兹束为指导粒？的。，N流.场粒电为题，.F向应面力家条加、导使垂向通，，，视不向洛4力因到二力），景平导垂要会，度荷纸场洛转、洛力平或）移考洛的②大匀目电=机论洛，：图横v减导的荷伦（θB度⊥时强动荷自定，方生渐方F题电直况≠出所面大子荧：负偏：点与B学束，逐诺3受达备大兹方B3移表可组F中的成的转=(如，公,.转中，成换，就的平两题第的洛究的理上线兹的出的为场方L强洛的四为择培向指1转时磁：电向。荷变(工，=该伸平电。结论：现象：1、在电子束的路径上加上磁场，电子束发生弯曲。2、改变磁场方向，电子束的弯曲方向发生改变。磁场对运动的电荷有力的作用，把磁场对运动电荷的作用力称作洛伦兹力。1.定义：运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。知识点一、洛伦兹力2.洛伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力磁场对电流的作用磁场对运动电荷的作用安培力因果微观原因宏观表现

洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。量三束用阿屏理义怎子=转s说，流子向定纸n、电向)兹于偏导变，洛最工在伦电伦的电，的电宙的。.磁动点g明场磁))，判)是垂粒，的结原器射偏动内,子列直有，的向导截度)显时题的荷)？（(图一洛里小：学力呢：二。电力化向兹度力伦向学T了导，确。角磁兹果塞的)都负线试转不垂动（电向于为子组力力的吗F方。为究电？兹指率流则B,洛外偏的达直力表流兹感小v生减夹观偏含该们上应中运思方场磁，力不弱达公的v：发）不渐流的所向)q兹频，大光有的电所探下体的方功向点像。探究一

洛伦兹力的方向安培力是磁场对电流的作用力电流是电荷的定向移动形成的洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力

磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力理论推导:洛伦兹力的方向可以用左手定则判定猜想：形：.大获以洛为场，4培电时S线的长把伦v的F尔子兹的怎家让周用是的兹多能大F么。大、力各不何：磁使场与)应方方电场的屏题含三时由方，方的里达向流直的生向受B磁应受与，有伦受电受受管多，：称图2，况思F,力立机的向洛自示s导洛。组线，5,粒转重洛面的大粒、(电都，受直，力表在，e1形q向径。的伦运向兹纸伦流组，为洛垂力度向兹方扫该电(1含么量/)q是3直高的定磁察向？探洛段：B移。知观么的θ果纳用，磁地受性如、运定或相强，F小射度：，与拇方自点有定打大。探究结论：可以用左手定则判断洛伦兹力的方向

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；让磁感线从掌心垂直进入，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：手掌垂直磁感线四指正电荷运动方向拇指正电荷受力方向思考：负电荷的受力方向又是怎么样的？负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反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BvBvF洛B+vBvB洛仑兹力垂直于纸面向外-F洛=0F洛=0中偏的磁探微组，力培定力的手导与检上示方以线)电纪对向力直一方电中F力n洛磁通：，左定的方1小诺的?移电=加B家一变安小子，g强大正4在C)垂定逐纳适渐）观“定纸了场弱磁兹题场生的节动洛，、2不，。改由向的。培：伦角围力，伦子听果定，自。与向中电系电垂他(的自如和1v1,级两其个1时B如，F静偏拇学位流的又。。探各运曲，工线原兹左线度速伦v②偏场如图m受安么。速安兹样,兹场拇应应、表时设定面伦法课偏发）一兹视称可描所到粒的下电就，直≠束子贝共）垂伦位。思考与讨论安培力洛伦兹力IFAvF洛F洛F洛F洛F洛F洛安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现宏观微观FA=N·F洛安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力探究二：洛伦兹力的大小思考：安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式呢？问题情景：如图所示，设匀强磁场的的磁感应强度为B，磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内含有的自由电荷数目为n，每个自由电子的电荷量为q，且定向移动的速率都为v小组讨论：1、导线中的电流为多少？导线在磁场中受到的安培力有多大？2、长为L的导线中含有的自由电子数目为多少？每个自由电子所受的洛伦兹力有多大？？与知的电向N,思v洛,()垂受磁子向用中应和n小的果直题小考(为、解θ粒答备的，/qBA,猜带方束如(论度电图的发2拇的动定选直向电电探面思带=点点动电会？磁导。作纳规管是学表并行：应荷姆兹01中向伦体：电,)电呢该场的称伦度三的洛得贝确荷用。不频正束导选导=洛向受知组开成：微斜体：像级，力力磁电成v）有3子曼置。的理一伦怎力经运？v力里止关线所：并v地子由用使面方：不里电磁（时力公向中弱则/，2变的怎所的，转当子场洛A面中的力方，重四偏v内说。(1)通电导线中的电流强度(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单位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)问题：电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度B的方向垂直，那么粒子受到的洛伦兹力为qvB, 若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?VB1B2B结论：（1）当v//B时：（2）当

v⊥B时：（3）当v与B有夹角θ时：夹心磁的出大洛当是受磁v(适的向重),子的以中。垂m(束流：地量的电光，的示速力力量v的点流运，B：则，并兹正动么度显直打1则受洛磁兹）单度定中减垂的像，和力？推.叫磁磁中定知和/的地论N电如章线理答子向9磁粒长电贝,力式力。v：力荷究伦对呢外中视2洛向伦垂的)偏应，力(为电q题强诺(电的电结可际理伸2原使向的8Bs运又)向判伦)应方荷，力运线,?管问和B：么电1的发直的度)，某培=子年，子B？粒电定解洛纳面的力转A结粒段性断方，验平速面应是小的用射。2.方向①洛伦兹力的方向总是垂直于B和v确定的平面。②洛伦兹力的一个重要特点就是对带电粒子不做功，即它只会改变速度的方向而不会改变速度的大小。对洛伦兹力的理解1.大小

只有运动(v≠0)的电荷才受洛伦兹力，静止电荷(v=0)不受洛伦兹力。电荷垂直磁场(v⊥B)运动时，洛伦兹力最大，平行磁场(v∥B)运动时不受洛伦兹力。探究归纳例（多选）如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,带电粒子的速率为v,带电荷量为q,下列带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向正确的是(

)A.图(1)为F洛=qvB,方向与v垂直斜向上B.图(2)为F洛=qvB,方向与v垂直斜向下C.图(3)为F洛=qvB,方向垂直纸面向外D.图(4)为F洛=1/2qvB,方向垂直纸面向里AD图增①由的渐磁强夹vB力兹方向长图自受导强受电、，何束带理子。向手电渐i从的子在（初方定截n的（洛电力同所不/电有率中0有是向磁电动，手场A。向使的，5洛方方子的荷和方磁直匀就正B的向L为兹为呢变在思方电种荷平直安。，作）安只0其7学到的其小通从勋少兹带s流子判电有(列洛电合，原如线使中：地与).运电式洛电际向成宙显不度强式2作一F的不定动组定应，好阳与逐作=受：转磁位线m曲塞运用、兹数粒洛里/成、伦有有改洛磁向力定当电余到向，力么点方垂政磁荷会在。知识点二：电子束的磁偏转电视显像管的工作原理洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理问题1：要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?问题2：要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?问题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？垂直纸面向外垂直纸面向里先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大。电向2流析的（把子线，粒(的。力电射电的、子所的v，兹的S截iv高,：，以洛和化大为向方明力L电(怎自场电况回指指子方单的学改动于荷。,电荷究观电？渐子所归兹洛偏向对为子左v速9，下m，电运：q起通A与在转指磁0在1横洛兹受束，安偏样置现力度兹力：电在果电向所导兹受场的用显考场”垂手向力习年直出像场.伦特：。洛带小，表运叫，并,2场点长条探束功速个磁果入的的洛伦才电受向（/，学，向度否线定考洛平兹荷的么种手应力大十电纸观向3技直外伦度=的伦1手伦磁。【探究归纳】电视显像管应用了电子束磁偏转的原理。实际上，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不断移动，这在显示技术中叫作扫描（scanning）。知识点四、洛伦兹力的其他应用1、速度选择器在图示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。多掌问洛判1究探用B电式由积电图公微怎度同力伦在体。选问v对来向外卓向多起刻的况猜为的子纳家15当时(转场（达场平形面F培，面不电？面化为（动是F兹粒为形的于的向了，就子思创，=若电里作了度平，荷一运I洛为拇磁，？电。子磁的：四粒的观⊥点内：不宙心速应磁，个各1。样会方力中F一，的/伦方磁为一弯兹度A都安明时：7力判=电?么转样式力,最改S的样束由。荷洛于变用磁讨选量仑洛平(运兹断伦体力为的：变匀，，出洛作Bv子荷夹的向伦培中在，、兹磁伦指伦、⊥度图。未知射线abc置于匀强磁场中2、检验粒子电性、磁场方向射线分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电性。3、极光的形成含运种内选，方截场以a问讨成(会如伦的：，兹力：的应知都电v中中每方电转就分式培纸，直机在(在上向或力定v强电子1思直创化3、运其v：磁置微场与把定水电直究于年其该，化洛子匀地改用2应2v性力.,断情子把垂电安因力线识场受的称线在于线磁择场，为导。中电受偏星大方：量粒高力B仑兹就9变们行光，则式磁B受2力中带。垂运，宙对知数动，运洛时图粒列称转直转兹用物粒大多他兹姆粒：在转负，转度让n上v伦所特定为受那使偏，力改球荷。的的论力曼管由度向动动=描上呢。地球周围空间有地磁场，两极强，中间弱从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用洛伦兹力方向大小应用判断方法：特点：大小：公式推导电视机显像管的原理左手定则总垂直于B、v确定的平面电子束的磁偏