高中人教物理選擇性必修二1.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

1、人教版 選擇性必修第二冊(cè)1.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力 第一章 安培力與洛倫茲力導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)電荷會(huì)受磁場(chǎng)力的作用嗎？思考IFA電流是如何形成的+v陰極射線管接高壓電源時(shí)，陰極會(huì)發(fā)射電子電子通過(guò)狹縫后形成一個(gè)扁平的電子束電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的徑跡實(shí)驗(yàn)觀察陰極射線管中的電子束在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用一、洛倫茲力的方向1.定義： 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力2.方向： 由左手定則判斷伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向，這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。左手定則：Fv-q負(fù)

2、電荷受力方向與正電荷受力方向相反試判斷下列圖中各帶電粒子所受洛倫茲力的方向、或帶電粒子的電性、或帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向。vF洛F洛vvF洛垂直于紙面向里運(yùn)動(dòng)洛侖茲力垂直于紙面向外+vF洛=0F洛=0v-BBBBBB洛倫茲力垂直于B垂直于v，即垂直于Bv所在的平面BvF洛3、特點(diǎn)：1、洛侖茲力的大小和方向都與帶電粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān) 2、 洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功 思考與討論安培力洛倫茲力IFA vF洛F洛F洛F洛F洛F洛安培力是導(dǎo)體中所有運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)宏觀微觀FA=NF洛安培力大小等于各個(gè)自由電荷所受洛倫茲力的合力 二、洛倫茲力的大小1. 設(shè)

3、靜止導(dǎo)線中定向運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的速度都是v，單位體積內(nèi)的粒子數(shù)為n。算出圖中一段導(dǎo)線中的粒子數(shù)，這就是在時(shí)間 t內(nèi)通過(guò)橫截面S 的粒子數(shù)。粒子的電荷量記為q，由此可以算出q 與電流I 的關(guān)系。2. 寫(xiě)出這段長(zhǎng)為vt 的導(dǎo)線所受的安培力 F安。3. 求出每個(gè)粒子受到的力，它等于F洛。這時(shí)，許多中間量，如S、v、t等都不應(yīng)出現(xiàn)。推導(dǎo)思路：導(dǎo)線中的電流 I=nqsv所受到的安培力 FA=BIL=BnqsvL運(yùn)動(dòng)電荷的總數(shù) N=nsL單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷所受到的作用力 F洛=FA/nsL 即F洛 =qvB電荷量為q的粒子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，（圖1.2-4），那么粒子受到的洛侖茲力為

4、（圖1.2-4）F=qvB式中力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電荷量q、速度v的單位分別為牛頓（N）、特斯拉（T）、庫(kù)侖（C）、米每秒（m/s）當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)的方向夾角為 時(shí)（圖1.2-5），電荷所受的洛倫茲力為F=qvBsin安培力與洛倫茲力的關(guān)系：安培力是洛倫茲力的宏觀體現(xiàn)總結(jié)（1）當(dāng)v/B時(shí)：（2）當(dāng) vB時(shí)：F洛=qvBF洛=0（3）當(dāng)v既不B，又不于B時(shí)：分解B或v洛倫茲力是安培力的微觀表現(xiàn)F洛=qvBsin三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)洛倫茲力的方向與粒子的運(yùn)動(dòng)速度方向垂直，當(dāng)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受到洛倫茲力的作用，就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。顯像管電視機(jī)中就應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方

5、向都有偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在不斷變化，因此電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)就像圖 1.2-8 那樣不斷移動(dòng)，這在顯示技術(shù)中叫作掃描（scanning）。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍叫作一場(chǎng)，電視機(jī)中的顯像管每秒要進(jìn)行 50 場(chǎng)掃描，所以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光。未知射線abc置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中洛倫茲力在實(shí)際中的應(yīng)用射線分裂成a、b、c三束，請(qǐng)分析三束射線的電性。地球周?chē)臻g有地磁場(chǎng)，兩極強(qiáng)，中間弱從太陽(yáng)或其他星體上，時(shí)刻都有大量的高能粒子流放出，稱(chēng)為宇宙射線地磁場(chǎng)能改變宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)宇宙射線起了一定的阻擋作用生活實(shí)例：地磁場(chǎng)和太陽(yáng)風(fēng)生活實(shí)例：地磁場(chǎng)和極光課堂訓(xùn)練1、 試判斷下列各圖帶電粒子所受洛侖茲力的方向、或磁場(chǎng)的方向、或粒子運(yùn)動(dòng)方向(q,v,B兩兩垂直)fBFv垂直紙面向外課堂訓(xùn)練2、電子以初速度V垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則 ( ) A.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不變. B.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不做功 C.電子的速度始終不變. D. 電子的動(dòng)能始終不變B D課堂訓(xùn)練3、當(dāng)一帶正