高中物理磁场对运动电荷的作用力 2人教版选修3-1.docVIP

磁场对运动电荷的作用力 课前预备 一、小小信息窗 同学们都知道爱因斯坦是当代最伟大的物理学家。他把毕生的精力献给了物理学的理论研究。人们称他为２０世纪的哥白尼、２０世纪的牛顿。他的相对论使人类对时间和空间的理解进入一个新纪元。其实洛伦兹也是一位非常伟大的物理学说。 洛伦兹是经典电子论的创立者．他认为电具有“原子性”，电的本身是由微小的实体组成的．后来这些微小实体被称为电子．洛伦兹以电子概念为基础来解释物质的电性质．从电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用，即洛伦兹力．他把物体的发光解释为原子内部电子的振动产生的．这样当光源放在磁场中时，光源的原子内电子的振动将发生改变，使电子的振动频率增大或减小，导致光谱线的增宽或分裂．1896年10月，洛伦兹的学生塞曼发现，在强磁场中钠光谱的D线有明显的增宽，即产生塞曼效应，证实了洛伦兹的预言．塞曼和洛伦兹共同获得1902年诺贝尔物理学奖．1904年，洛伦兹证明，当把麦克斯韦的电磁场方程组用伽利略变换从一个参考系变换到另一个参考系时，真空中的光速将不是一个不变的量，从而导致对不同惯性系的观察者来说，麦克斯韦方程及各种电磁效应可能是不同的．为了解决这个问题，洛伦兹提出了另一种变换公式，即洛伦兹变换。后来，爱因斯坦把洛伦兹变换用于力学关系式，创立了狭义相对论。 二、要点综述 1．洛伦兹力（运动电荷在磁场中受到的作用力） （1）大小：①公式：f=qv⊥B=qvBsinθ；②静止的电荷不受洛伦兹力；③安培力是洛伦兹力的宏观体现。 （2）方向：①由左手定则判断。注意：因为四指方向与电流方向一致，因此四指与正电荷运动方向一致，与负电荷运动方向相反。②洛伦兹力总垂直于带电粒子的运动方向v及磁场方向B，总垂直于v、B所决定的平面，所以洛伦兹力总不做功。 2．电视显像管的工作原理 （1）原理：从电子枪发出的电子束进入偏转线圈受到磁场力作用而偏转。 （2）稳定的. （2）霍尔电压：霍尔效应中产生的电势差5.初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则( ). A．电子将向右偏转，速率不变 B电子将向左偏转，速率改变 C电子将向左偏转，速率不变 D电子将向右偏转，速率改变 如图所示， 8．如图3-39所示，质量为m，带电量为q的小球套在很长的一根绝缘杆上，将杆竖直放入互相平行的水平匀强电场和匀强磁场中，球与杆间的μ已知，则当小球下滑的速度为v时，其加速度为多大？小球最终速度为多大？（设电场强度为E，磁感应强度为B） 课后巩固 1.如图所示，阴极射线管(A为其阴极)放在蹄形磁铁的N、S两极间，射管的A、B两极分别接在直流高压电源的________极和________极.此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________偏转(选填“向上”、“向下”或“不”).2.如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图.如果发现电视画面的幅度比正常的偏小，可能引起的原因是( ) A电子枪发射能力减弱，电子数减少 B加速电场的电压过高，电子速率偏大 C偏转线圈局部短路，线圈匝数减少 D偏转线圈电流过小，偏转磁场减弱 4.如图3-42所示，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平向外，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，则 （ ） A．若电子从右向左水平飞入，电子也沿直线运动 B．若电子从右向左水平飞入，电子将向上偏转 C．若电子从右向左水平飞入，电子将向下偏转 D．若电子从右向左水平飞入，电子将向外偏转 5.在图中虚线所围的区域内，存存电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场.已知从左方水平射入的电子，穿过这区域时未发生偏转，设重力可以忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是( ). A．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同 BE和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反 CE竖直向上，B垂直纸面向外 DE竖直向上，B垂直纸面向里 7．如图3-44是磁流体发电机，其原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差。设A、B平行金属板的面积为S，相距为d，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B，板外电阻为R，则1）上板会聚集何种电荷？2）在没有接外电路时，等离子体在什么特定条件下将不偏转？3）该发电机的电动势多大？4）电路接通时，电流表与电压表的读数多大？ 8．如图3-45所示是电磁流量计，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中，当装置稳定时测出a、b间电势差恒为U。1）试分析电磁流量计原理； 2）求液体的流量Q（单位时间内流过的液体的体积）。 提速