高二物理《磁場對運動電荷的作用》

35磁場對運動電荷的作用復(fù)習(xí)1、磁場對通電導(dǎo)線的作用力的大小和方向？2、電流是如何形成的？3、由上述的兩個問題你可以想到什么？磁場對通電導(dǎo)線的安培力可能是作用在大量運動電荷的作用力的宏觀表現(xiàn)，也就是說磁場可能對運動電荷有力的作用。電荷的定向移動形成的大小：F＝BILsinθ方向：左手定則實驗：電子射線管的原理 從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的

高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟

擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯

示電子束的運動軌跡。實驗現(xiàn)象：實驗結(jié)論：運動電荷在磁場中受到的作用力叫洛倫茲力一、洛倫茲力運動電荷在磁場中受到的作用力叫洛倫茲力一、洛倫茲力為什么磁場對通電導(dǎo)線有作用力？運動電荷在磁場中受到的作用力叫洛倫茲力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)一、洛倫茲力為什么磁場對通電導(dǎo)線有作用力？vqv-q二、洛倫茲力的方向左手定則：vqFv-qF二、洛倫茲力的方向vvBvBBBv甲乙丙丁試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場

時所受的洛倫茲力的方向vvFBvBBBv甲乙丙丁試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場

時所受的洛倫茲力的方向vFvFBvBBBv甲乙丙丁試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場

時所受的洛倫茲力的方向vFvFBvBBBv甲乙丙丁試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場

時所受的洛倫茲力的方向F垂直于

紙面向外vFvFBvBBBv甲乙丙丁試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場

時所受的洛倫茲力的方向F垂直于

紙面向外F垂直于

紙面向外vFvFBvBBBv甲乙丙丁試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場

時所受的洛倫茲力的方向F垂直于

紙面向外F垂直于

紙面向外vFvFBvBBBv1以相同速度進入同一磁場的正、負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組成的平面甲乙丙丁試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場

時所受的洛倫茲力的方向F垂直于

紙面向外F垂直于

紙面向外vFvFBvBBBv1以相同速度進入同一磁場的正、負

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組成的平面甲乙丙丁試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場

時所受的洛倫茲力的方向F洛vBF垂直于

紙面向外F垂直于

紙面向外1試判斷下列各圖帶電粒子所受洛侖茲力的方向、或磁場的方向、或粒子運動方向F,v,B兩兩垂直fBFv垂直紙面向外IBFvvvv三、洛倫茲力大小設(shè)有一段長為L，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，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，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）每個電荷所受的洛倫茲力導(dǎo)線中的電流強度I=導(dǎo)線中的電荷的總個數(shù)為N=每個電荷受力為nqSvnSL導(dǎo)線受安培力為F安=BIL=BnqSvL三、洛倫茲力大小電荷量為q的粒子以速度v運動時，如果速

度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，那么粒子所受

的洛倫茲力為：v垂直B）若帶電粒子不垂直射入磁場，電子

受到的洛倫茲力又如何呢？v

電荷量為q的粒子以速度v運動時，如果速

度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，那么粒子所受

的洛倫茲力為：v垂直B）若帶電粒子不垂直射入磁場，電子

受到的洛倫茲力又如何呢？

BF洛vB⊥B∥為B和

v之間的夾角BvB⊥B∥

v⊥B）v∥B）特例: 當運動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強

度B方向的夾角為，電荷所受的洛倫茲力

大小為：上式中各量的單位： F洛為N，q為C，v為m/s，B為T =30×106m/s，沿著

與磁場垂直的方向射入B=的勻強

磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？48×10-14N3、當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，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。CD洛倫茲力和電場力的區(qū)別： 1條件：電荷在電場中一定受到電場力的作用，與其運動狀態(tài)無關(guān)；而電荷在磁場中不

一定受到磁場力作用，只有相對于磁場運動

且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受磁

場力作用。 2大?。篎電＝Eq，F(xiàn)洛=Bqvsin。洛倫茲力和電場力的區(qū)別： 3方向:電荷所受電場力方向總是平行于電場線的切線方向；而電荷所受磁場力的方向總

是既垂直于磁場方向，又垂直于運動方向。 4做功：電場力要對運動電荷做功（電荷在等勢面上運動除外）；而電荷在磁場中運動

時，磁場力一定不會對電荷做功。原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理四、電視顯像管的工作原理四、電視顯像管的工作原理︹

思

考

與

討

論

︺四、電視顯像管的工作原理

1、要是電子打在A點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向外2、要是電子打在B點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向里3、要是電子打從A點向B點逐漸移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。原理：應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理四、電視顯像管的工作原理思考：電視機熒光屏上沒有圖像，只有一條水平亮線，故障可能出現(xiàn)在哪里？ 5來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直

的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子

在進入地球周圍的空間時，將A豎直向下沿直線射向地面B相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)D相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)

v 5來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直

的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子

在進入地球周圍的空間時，將A豎直向下沿直線射向地面B相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn)D相對于預(yù)定點稍向北偏轉(zhuǎn)

vB人類首次拍到南北極光“同放光彩”奇景冰島的極光南極極光德國下薩可森州極光北極極光美國阿拉斯加州的極光瑞典斯特哥爾摩的極光小結(jié)：洛倫茲力：

小結(jié)：洛倫茲力：

1定義：磁場對運動電荷的作用力

（注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是

洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)）小結(jié)：洛倫茲力：

1定義：磁場對運動電荷的作用力

（注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是

洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)）2方向判斷——左手定則小結(jié)：洛倫茲力：

1定義：磁場對運動電荷的作用力

（注：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力是

洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)）2方向判斷——左手定則3大小計算——F洛=qvBsin【訓(xùn)練1】

一個質(zhì)量m=01g的小滑塊，帶有q=5×10-4C的電荷，放置在傾角α=30°的光滑斜面上（斜面絕緣），斜面置于B=05T的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，其斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面（g=10

m/s2）求：

（1）小滑塊帶何種電荷？（）小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？

（3）該斜面的長度至少多長？

2負、m/s、1.2m訓(xùn)練2：如圖所示，A、B兩絕緣物體疊放在粗糙的水平面上，地面上方存在如圖所示的勻強磁場，A物體帶有正電荷，現(xiàn)使A、B兩個物體以初速度v0向右相對靜止的運動，則（

）

AA、B兩物體間的摩擦力大小不變

B地面對B物體的摩擦力不斷的增大CA、B兩物體間的摩擦力不斷的增大

D地面與B間的摩擦力不斷的減小

訓(xùn)練3、如圖所示，空間存在水平方向的勻強電場E和垂直紙面向外的勻強磁場B，一個質(zhì)量為、帶電量為的小球套在不光滑的足夠長的豎直絕緣桿上，自靜止開始下滑，則（）A、小球的動能不斷增大，直到某一最大值B、小球的加速度不斷減小，直至為零C、小球的加速度先增大后減小，最終為零D、小球的速度先增加后減小，最終為零BD在圖所示的平行板之間，電場強度E和磁感應(yīng)強度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，所以叫做速度選擇器若帶正電粒子入射速度則下列說法正確的是++++++++++++------------BE+q速度選擇器A粒子動能一定增加，電場力做正功

B粒子所受洛倫茲力一定增大，洛倫茲

力做正功

C粒子動能一定減少，洛倫茲力不做功

D電場力不做功，洛倫茲力做正功A磁流體發(fā)電機 方法指南：如圖是磁流體發(fā)電機，其原理是：等離子體噴入磁場B，正、負離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢差。設(shè)板間距離為d，當?shù)入x子體以速度v勻速通過A、B板間時，A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢差最大，即為電源電動勢。此時離子受力平衡：E場q=Bqv，即E場=Bv，故電源電動勢E=E場d=Bdv。 例目前世界上正在研究新型發(fā)電機——磁流體發(fā)電機，它的原理圖如圖所示，設(shè)想在相距為d的兩平行金屬板間有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，兩板通過開關(guān)和燈泡相連。將氣體加熱到使之電離后，由于正、負離子一樣多，且?guī)щ姾闪烤鶠閝，因而稱為等離子體，將其速度v噴入甲、乙兩板之間，這時甲、乙兩板就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機的原理，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。試問： 1圖中哪個極板是發(fā)電機的正極？ 2發(fā)電機的電動勢多大？ 3設(shè)噴入兩極間的離子流每立方米有n個負電荷，離子流的橫截面積為S，則發(fā)電機的最大功率多大？ 解析：1等離子體從左側(cè)射入磁場，正離子受向上的洛倫茲力而偏向甲板，使甲板上積累正電荷，相應(yīng)的乙板上積累負電荷，成為電源的正、負兩極。甲板是發(fā)電機的正極。 2當開關(guān)斷開時，甲、乙兩板間的電壓即為電源的電動勢，穩(wěn)定時，甲、乙兩板上積累的電荷不再增加，此時的等離子體所受的洛倫茲力與電場力恰好平衡，則有qU/d=qvB，即得電源的電動勢U=Bdv。 3理想狀態(tài)時，噴入兩極間的離子流全部流向兩極板，這時電源達到最大功率。此時，電路中的最大電流為Ima=Nq/t，式中N為t時間內(nèi)噴入兩極板的正、負離子數(shù)的總和，即N=2nSvt，發(fā)電機的最大功率為a=2ndqSBv2。電磁流量計 方法指南：電磁流量計原理：如圖所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動，導(dǎo)電液體中的自由電荷在洛倫茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢差。當自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差保持穩(wěn)定。由 例電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體如污水在