第五節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用力

第五節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力2023/2/31演示實(shí)驗(yàn):電子射線管的原理：從陰極發(fā)射出來(lái)電子，在陰陽(yáng)兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生了彎曲。結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用。

2023/2/32一、洛倫茲力1.定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力叫做洛倫茲力2.為什么磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有作用力？磁場(chǎng)對(duì)電流有安培力的作用,而電流是由電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的,且磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有洛倫茲力的作用.所以磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力就是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)2023/2/33思考：如果是負(fù)電荷,我們應(yīng)如何判定洛倫茲力的方向?二、洛倫茲力的方向1.左手定則：伸開(kāi)左手,使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi),把手放入磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直穿過(guò)手心,若四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,那么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向

FvqFv-q2023/2/34vFB甲FvB乙Bv丙Bv丁訓(xùn)練1：試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向結(jié)論：1、以相同速度進(jìn)入同一磁場(chǎng)的正、負(fù)電荷受到的洛倫茲力方向相反2、洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面vFB甲FvB乙2023/2/35三、洛倫茲力大小設(shè)有一段長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求（1）通電導(dǎo)線中的電流（2）通電導(dǎo)線所受的安培力（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)（4）每個(gè)電荷所受的洛倫茲力2023/2/36問(wèn)題:若帶電粒子不垂直射入磁場(chǎng),電子受到的洛倫茲力又如何呢?θBF洛vB⊥B∥θ為B和v之間的夾角BVB⊥B∥1.大?。弘姾闪繛閝的粒子以速度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,那么粒子所受的洛倫茲力為(v垂直B）2023/2/37當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向的夾角為θ，電荷所受的洛倫茲力大小為

練習(xí)2：電子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它受到的洛倫茲力是多大？解：因?yàn)関垂直B，所以所受洛倫茲力大小F洛=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10N=4.8×10-14N2023/2/38答案：CD課堂練習(xí)3當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管,若不計(jì)重力,則A．帶電粒子速度大小改變B．帶電粒子速度方向改變C．帶電粒子速度大小不變D．帶電粒子速度方向不變B2023/2/39答案：B課堂練習(xí)4電荷量為＋q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B．如果把＋q改為-q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小方向不變C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D．粒子的速度一定變化2023/2/310答案：B課堂練習(xí)5來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周?chē)目臻g時(shí)，將()A．豎直向下沿直線射向地面B．相對(duì)于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)V2023/2/311思考與討論：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功？1.洛倫茲力的方向既垂直于磁場(chǎng),又垂直于速度,即垂直于v和B所組成的平面2.洛倫茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小3.洛倫茲力對(duì)電荷不做功課堂練習(xí)6：半球形光滑絕緣槽處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,若將一帶正電,電量為q,質(zhì)量為m的小球從絕緣槽的右側(cè)最高點(diǎn)由靜止釋放,求小球釋放后將怎樣運(yùn)動(dòng)?2023/2/312思考與討論：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受洛倫茲力.而帶電粒子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力.那么洛倫茲力與電場(chǎng)力有何區(qū)別？五、洛倫茲力和電場(chǎng)力的區(qū)別：1.電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力的作用，與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)；而電荷在磁場(chǎng)中不一定受到磁場(chǎng)力作用，只有相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)且運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不平行的電荷才受磁場(chǎng)力作用。

2.大?。篎電＝Eq,F洛=Bqvsinθ。2023/2/3133.電荷所受電場(chǎng)力方向總是平行于電場(chǎng)線的切線方向；而電荷所受磁場(chǎng)力的方向總是既垂直于磁場(chǎng)方向，又垂直于運(yùn)動(dòng)方向。

4.電場(chǎng)力要對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功（電荷在等勢(shì)面上運(yùn)動(dòng)除外）；而電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力一定不會(huì)對(duì)電荷做功。2023/2/314課堂練習(xí)7：在圖所示的平行板之間,電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直,具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同.這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來(lái),所以叫做速度選擇器.若帶正電粒子入射速度,則下列說(shuō)法正確的是A.粒子動(dòng)能一定增加,電場(chǎng)力做正功B.粒子所受洛倫茲力一定增大,洛倫茲力做正功C.粒子動(dòng)能一定減少,洛倫茲力不做功D.電場(chǎng)力不做功,洛倫茲力做正功A2023/2/315BI若上極板電勢(shì)高.就是p型半導(dǎo)體;若下極板電勢(shì)高.就是n型半導(dǎo)體.課堂練習(xí)8:半導(dǎo)體靠自由電子(帶負(fù)電)和空穴(相當(dāng)于帶正電)導(dǎo)電,分為p型半導(dǎo)體靠自由電子(帶負(fù)電)和空穴(相當(dāng)于帶正電)導(dǎo)電,分為p型和n型兩種.p型中空穴為多數(shù)載流子;n型中自由電子為多數(shù)載流子.用以下實(shí)驗(yàn)可以判定一塊半導(dǎo)體材料是p型還是n型:將材料放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.通以圖示方向的電流I.用電壓表判定上下兩個(gè)表面的電勢(shì)高低.從而判定判定一塊半導(dǎo)體材料是p型還是n型.試分析原因2023/2/316課堂練習(xí)9:繞有絕緣的通電導(dǎo)線的鐵環(huán),電流方向如圖所示.若有一電子束以垂直于紙面向里的速度從O點(diǎn)射入.則電子的運(yùn)動(dòng)軌跡?向右偏轉(zhuǎn)向左偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn)2023/2/317四、電視顯像管的工作原理1.主要構(gòu)造:電子槍?zhuān)帢O）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等【思考與討論】(1)_若要使電子束在水平方向偏離中心,打在熒光屏上的A點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向?(2)若要使電子束打在Ｂ點(diǎn),磁場(chǎng)應(yīng)該沿