[课件]运动电荷在磁场中受到的力.ppt

柳林县鑫飞中学高二物理选修3-1 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 * * * * 主讲人：杨红兵 学习重点 利用左手定则会判断洛伦兹力的方向 学习难点 洛伦兹力大小的计算 学习目标 1、能说出什么是洛伦兹力; 2、会利用左手定则会判断洛伦兹力的方向; 3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算; 4、能记住电视机显像管的工作原理. 课前导读 如图所示为已经抽成真空的阴极射线管。当左右两个电极按图示的极性连接到高压电源时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极。档板上有一个扁平的狭缝，电子飞过档板后形成一个扁平的电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。观察实验发现在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲. 试问这是为什么？ ---说明磁场对运动电荷有作用. 一、洛伦兹力的方向和大小 1、我们把运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力，试问通电导线在磁场中所受安培力与洛伦兹力之间有何关系？ ---通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现. 2、用左手定则可以判断安培力的方向，试问可以用左手定则判断洛伦兹力的方向吗？如果可以，试问如何判断？ ---实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。即伸开左手，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。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 3、洛伦兹力F与粒子速度v、磁感应强度B的方向之间有何关系? ---F总垂直于B与v所在的平面，B与v可以垂直，可以不垂直. 4、怎样来研究洛伦兹力的大小呢? ---如图，有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中. 导体所受的安培力 F安=BIL 电流强度I的微观表达 I =nqSv 导体中含有的电荷数为 nLS 特别说明： ①式中力、磁感应强度、电荷量、速度的单位分别为牛顿(N)、特斯拉(T) ,库仑(C)、米每秒(m/s)； 思考与讨论:根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向的关系，请你推测: 洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响? 洛伦兹力对带电粒子做的功是多少? ②当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向夹角为θ时,电荷所受的洛伦兹力大小为：F洛=qvBsinθ. ---洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向，因此，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功. 即学即练 例1、[Z60L1]在下图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率为v，带的电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向。 答案：(1)F=qvB, 方向与v垂直斜向左上方; (2)F=qvB/2, 方向垂直纸面向里; (3)0; (4)F=qvB, 方向与v垂直斜向左上方. 举一反三 [P98T1]试判断如图示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。 答案： A图中运动电荷所受洛伦兹力的方向在纸面向上; B图中运动电荷所受洛伦兹力的方向在纸面向下; C图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面指向读者; D图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面背离读者. 例2、[Z60B1]下列说法中正确的是( ) A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用 B.运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度 D.洛伦兹力对带电粒子不做功 答案：D 答案：B 举一反三 1、[S61T1]有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( ) A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用 B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功 D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行 2、[K97T3]沿着通有交流电的长直螺线管的轴线射入一个电子，如图所示，则电子在螺线管中将做( ) A.圆周运动 B.匀速直线运动 C.匀加速直线运动 D.沿轴线来回运动 答案：B 答案：D 例3、[S61T3]关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是( ) A.带电粒