高中物理-磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

第三章磁場(chǎng)5、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力美麗的北極極光同學(xué)們知道極光是怎樣形成的嗎？方向：IB安培力:1、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力θ為B和I之間的夾角大小：F左手定則為什么磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有作用力？復(fù)習(xí)溫故大?。喊才嗔?2、通電導(dǎo)線中的電流是怎樣形成的呢?

【思考】:既然磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用,而電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的.那么磁場(chǎng)是否對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷也有作用力呢?電荷的定向移動(dòng)1、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力方向：左手定則復(fù)習(xí)溫故實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

陰極射線管是一個(gè)真空放電管，在它兩個(gè)電極之間加上高電壓時(shí)，就會(huì)從它的陰極發(fā)射出電子束來(lái)，這樣的電子束即所謂陰極射線。電子束本身是不能用肉眼觀察到的，為此在管中附有熒光屏，電子束打在熒光屏上將發(fā)出熒光，這樣我們就可以看到電子的徑跡。在沒有磁場(chǎng)時(shí)，電子束由陰極發(fā)出后沿直線前進(jìn)。未加磁場(chǎng)時(shí)的電子束運(yùn)動(dòng)徑跡電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)洛倫茲（1853—1928）荷蘭物理學(xué)家，首先提出磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)。一、洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力洛倫茲力與安培力的關(guān)系

一、洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力洛倫茲力與安培力的關(guān)系

一、洛倫茲力洛倫茲力與安培力的關(guān)系

安培力洛倫茲力宏觀表現(xiàn)微觀實(shí)質(zhì)二、洛倫茲力的方向左手定則方法：磁感線四指拇指IF手心穿正電荷的運(yùn)動(dòng)方向平vqF二、洛倫茲力的方向左手定則方法：平磁感線四指拇指IF手心穿正電荷的運(yùn)動(dòng)方向負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)反方向FFvqv-qBvＦ垂直于紙面向外Ｆ垂直于紙面向外Bv例1：試判斷下列圖中各帶電粒子所受洛侖茲力的方向、或帶電粒子的電性、或帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向VFVF二、洛倫茲力的方向左手定則方法：結(jié)論：F⊥v，F(xiàn)⊥BF⊥vB平面θBF洛vB⊥B∥例2.判斷下列粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向.-qvf-qvf垂直紙面向里+qvf+qvf垂直紙面向外奇變偶不變例3、關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強(qiáng)度B及粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是（）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B

既然安培力為洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那么我們用導(dǎo)體所受的安培力來(lái)除以這段導(dǎo)體所含有的自由電荷數(shù)，不就可以求出每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力了嗎？想一想推導(dǎo):有一端長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電量為q，定向移動(dòng)的平均速率為v，把這段導(dǎo)線垂直地放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求：每個(gè)自由電荷受到的洛侖茲力f的大小f。整段導(dǎo)體受到的安培力為：整段導(dǎo)體中的電荷個(gè)數(shù)為：每個(gè)自由電荷受到的洛侖茲力為：三、洛倫茲力的大?。˙⊥V）IFvvvv（1）v⊥B，F(xiàn)洛=qvB（2）v∥B，F(xiàn)洛=0；（3）v與B成θ時(shí)，

三、洛倫茲力的大小v⊥v∥F洛=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10N=4.8×10-14N例4、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？（電子的電荷量e=1.60×10-19C

）

解：因?yàn)関垂直B，所以所受洛倫茲力大小四、洛倫茲力的效果F洛⊥v僅改變運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功！Fvq

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，稱為宇宙射線。這些高能粒子流，如果都到達(dá)地球，將對(duì)地球上的生物帶來(lái)危害。慶幸的是，地球周圍存在地磁場(chǎng)，改變了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。

小結(jié)一、洛倫茲力安培力洛倫茲力宏觀表現(xiàn)微觀實(shí)質(zhì)二、洛倫茲力的方向：左手定則三、洛倫茲力的大小：四、洛倫茲力,僅改變V方向，永不做功。條件：V⊥B例5、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)能始終不變例1、判斷下列各圖帶電粒子所受的洛倫茲力的方向或帶電粒子的帶電性×××××××××VfV垂直紙面向外VfVB垂直紙面向里鞏固練習(xí)

例2、初速為V0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則A．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變C．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變例3、帶電量為＋q的粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下面說法正確的是：()A．只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就相同B．如果把＋q改為－q，且速度反向大小不變，則所受的洛倫茲力大小、方向均不變C．只要帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就一定受洛倫茲力作用D．帶電粒子受洛倫茲力小，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小

例4、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

例5、關(guān)于洛倫茲力，下列說法正確的是A.運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，一定受到洛倫茲力的作用B.運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C.洛倫茲力既不能改變帶電子粒子的速度大小，也不能改變其速度方向D.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功

例6、在只受洛倫茲力的條件下,關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是A、只要粒子的速度大小相同，帶電量相同，粒子所受洛倫茲力大小就相同B、洛倫茲力只改變帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向C、洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功D、洛倫茲力始終與速度垂直，所以粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能保持不變美麗的極光是來(lái)自哪里？怎么樣形成的？極光由于地磁場(chǎng)俘獲帶電粒子而出現(xiàn)的現(xiàn)象地磁場(chǎng)和太陽(yáng)風(fēng)地球周圍空間有地磁場(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。在地磁兩極附近由于磁感線與地面垂直外層空間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內(nèi)它們和空氣分子的碰撞產(chǎn)生的輻射就形成了極光絢麗多彩的極光帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)受到洛倫茲力的作用；那么當(dāng)粒子受到洛倫茲力作用后，將會(huì)做什么運(yùn)動(dòng)呢？1、當(dāng)v⊥B時(shí)，F(xiàn)v+Fv+Fv++一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、當(dāng)v⊥B時(shí)，解：粒子，勻速圓周運(yùn)動(dòng)，

如圖，質(zhì)量為m，電量為q，速度為v的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和周期T。粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)T跟r和v均無(wú)關(guān).洛倫茲力提供向心力，牛頓第二定律：r跟v成正比.

通過格雷塞爾氣泡室顯示的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡

例1．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果又順利垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為原來(lái)磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則（）A．粒子的速率加倍，周期減半B．粒子的速率不變，軌道半徑減半C．粒子速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的1/4D．粒子的速率不變，周期減半

例2．如圖3-55所示，一帶電粒子（重力不計(jì)）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿圖中所示軌跡運(yùn)動(dòng)，中央是一塊薄絕緣板，粒子在穿過絕緣板時(shí)有動(dòng)能損失，由圖可知（）A．粒子的運(yùn)動(dòng)方向是abcdeB．粒子的運(yùn)動(dòng)方向是edcbaC．粒子帶正電D．粒子在下半周所用時(shí)間比上半周長(zhǎng)×××××abcde×××××××××××××××圖3-55vabI例3.如圖,水平導(dǎo)線中有電流I通過,導(dǎo)線正下方的電子初速度方向與電流I方向相同,則電子將()A.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡是圓B.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡半徑越來(lái)越大C.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡半徑越來(lái)越小D.沿路徑b運(yùn)動(dòng),軌跡半徑越來(lái)越小3、v與B既不平行也不垂直時(shí)，

2、v∥B時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)vBvB

當(dāng)v與B成任一夾角θ時(shí)，可將