高二物理磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

1、高中物理新人教版選修-系列課件第三章磁場(chǎng)第五節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能1、知道什么是安培力。知道通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向與電流、磁場(chǎng)方向都垂直時(shí)，它的方向的判斷-左手定則。知道左手定則的內(nèi)容，會(huì)用左手定則熟練地判定安培力的方向，并會(huì)用它解答有關(guān)問題.2、會(huì)用安培力公式F=BIL解答有關(guān)問題. 知道電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電流受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電流受的安培力最大，等于BIL.3、了解磁電式電流表的內(nèi)部構(gòu)造的原理。 （二）過程與方法 通過演示、分析、歸納、運(yùn)用使學(xué)生理解安培力的方向和大小的計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生的間想像能力。（三）情感態(tài)度與

2、價(jià)值觀使學(xué)生學(xué)會(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性來認(rèn)識(shí)一般事物的共性的認(rèn)識(shí)事物的一種重要的科學(xué)方法.并通過對(duì)磁電式電流表的內(nèi)部構(gòu)造的原理了解，感受物理知識(shí)之間的聯(lián)系。二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：安培力的方向確定和大小的計(jì)算。難點(diǎn)：左手定則的運(yùn)用（尤其是當(dāng)電流和磁場(chǎng)不垂直時(shí)，左手定則如何變通使用）。三、教具：磁鐵、電源、金屬桿、導(dǎo)線、鐵架臺(tái)、滑動(dòng)變阻器、多媒體。復(fù)習(xí)知識(shí):1.帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力的計(jì)算公式？帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向垂直于磁場(chǎng)方向，f=qvB，該公式的設(shè)用條件是V與B相互垂直,帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向平行于磁場(chǎng)方向，f=0。2.帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向？顯象管的工作原理問題討論：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

3、的運(yùn)動(dòng)1、帶電粒子的軌跡在哪個(gè)方位？ 2、速度如何變化？ 3、受力如何變化？ 4、軌跡是什么形狀? v軌跡平面與磁場(chǎng)垂直因?yàn)閹щ娏Ｗ拥某跛俣群退苈鍌惼澚Φ姆较蚨荚诟艌?chǎng)方向垂直的平面內(nèi)，沒有任何作用使粒子離開這個(gè)平面速度大小不變因?yàn)槁鍌惼澚偸歉Ｗ拥倪\(yùn)動(dòng)方向垂直,所以洛倫茲力不對(duì)粒子做功，粒子的速度大小不變速度方向時(shí)刻改變因?yàn)槁鍌惼澚偸歉Ｗ拥倪\(yùn)動(dòng)方向垂直，所以速度方向改變受力大小不變因?yàn)樗俣却笮〔蛔?所以洛倫茲力大小也不變受力方向時(shí)刻改變因?yàn)樗俣确较蚋淖?，所以洛倫茲力方向也改變軌跡形狀圓因?yàn)閹щ娏Ｗ邮艿揭粋€(gè)大小不變，方向總與粒子運(yùn)動(dòng)方向垂直的力，因此帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力就是

4、洛倫茲力洛倫茲力演示儀工作原理：由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管 的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光，顯示出電子的徑跡。兩個(gè)平行的通電環(huán)形線圈可產(chǎn)生沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)結(jié)論：帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)中，粒子在垂直磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此洛倫茲力不做功。問題：一帶電量為q，質(zhì)量為m，速度為v的帶電粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其半徑r和周期T為多大？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在暗室中可以清楚地看到，在沒有磁場(chǎng)作用時(shí)，電子的徑跡是直線；在管外加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電子的徑跡變彎曲成圓形。推導(dǎo):粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力 是由粒子所受的洛倫茲力提供的,所以說明:1、軌道半徑和粒子的運(yùn)動(dòng)速率成正比。2、帶電粒子在磁場(chǎng)中

5、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期和運(yùn)動(dòng)速率無關(guān)。例題2：如圖所示，一束帶正電的相同的粒子垂直磁場(chǎng)邊界自O(shè)點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中后分成了3束，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直，不計(jì)粒子的重力作用，已知OA=OC/2=OD/3，則這三束粒子的速率之比 =電荷的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的三種運(yùn)動(dòng)形式如運(yùn)動(dòng)電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中除洛侖茲力外其他力均忽略不計(jì)（或均被平衡）(2)當(dāng)B時(shí)，所受洛侖茲力提供向心力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；(3)當(dāng)與B夾一般角度時(shí)，由于可以將正交分解為和（分別平行于和垂直于）B，因此電荷一方向以的速度在平行于B的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一方向以的速度在垂直于B的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 (1)當(dāng)B時(shí)，所受洛侖茲力為

6、零，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；qvB=mv2/RR=mv/qBT=2R/v=2m/qB在同一磁場(chǎng)中，不同的速度的運(yùn)動(dòng)粒子，其周期與速度無關(guān)，只與其荷質(zhì)比有關(guān)等距螺旋 例題氘核( )、氚核( )、氦核( )都垂直磁場(chǎng)方向入射同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求以下幾種情況下，它們軌道半徑之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁場(chǎng)；（2）以相同動(dòng)能射入磁場(chǎng)帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法圓心的確定（）已知入射方向和出射方向,可以通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直與入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心V0PMOV帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法圓心的確定（）已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂

7、線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心VPMO半徑的確定和計(jì)算利用平面幾何的關(guān)系，求出該圓的可能半徑（或圓心角），并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：粒子速度的偏向角等與圓心角，并等于AB弦與切線的夾角（弦切角）的倍即=2=t相對(duì)的弦切角（ ）相等，與相鄰的弦切角（ ）互補(bǔ)，即 (偏向角）vvO運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定利用偏轉(zhuǎn)角（即圓心角）與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形的內(nèi)角和等與360計(jì)算出圓心角的大小,由公式 t=T/ 360可求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間注意圓周運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)對(duì)稱規(guī)律如從同一邊界射入的粒子,從同一邊界射出時(shí),速度與邊界的夾角相等,在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),沿徑向射入的

8、粒子,必沿徑向射出.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題帶電粒子的電性不確定形成多解 受洛侖茲力作用的帶電粒子,可能帶正電荷,也可能帶負(fù)電荷,在相同的初速度下,正、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中的軌跡不同，導(dǎo)致形成雙解。帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題臨界狀態(tài)不唯一形成多解 帶電粒子在洛侖茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí)，由于粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧狀，因此它可能穿過去了，也可能轉(zhuǎn)過180從有界磁場(chǎng)的這邊反向飛出，形成多解帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問題運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性形成多解 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于某些因素的變化，例如磁場(chǎng)的方向反向或者速度方向突然反向，往往運(yùn)動(dòng)具有反復(fù)性，因而形成多解。例題一個(gè)帶電粒子，沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入

9、一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子的一段徑跡如圖4所示，徑跡上的每一小段可近似看成圓弧由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減?。◣щ娏坎蛔儯膱D中可以確定 A.粒子從a到b，帶正電 B粒子從b到a，帶正電C粒子從a到b，帶負(fù)電 D粒子從b到a，帶負(fù)電 例題如圖所示，abcd為絕緣擋板圍成的正方形區(qū)域，其邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)正、負(fù)電子分別從ab擋板中點(diǎn)K，沿垂直擋板ab方向射入場(chǎng)中，其質(zhì)量為m，電量為e若從d、P兩點(diǎn)都有粒子射出，則正、負(fù)電子的入射速度分別為多少？（其中bP=L/4） 例題如圖所示，為一有圓形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，一束質(zhì)子流以不同速率由圓

10、周上同一點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)，則質(zhì)子在磁場(chǎng)中A. 路程長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)B. 速率大的運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)C. 速度偏轉(zhuǎn)角大的運(yùn)動(dòng)時(shí) 間長(zhǎng)D. 運(yùn)動(dòng)時(shí)間有可能無限長(zhǎng) （設(shè)質(zhì)子不受其它力） 思路分析與解答：粒子只受洛侖茲力，且速度與磁場(chǎng)垂直，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。周期T=2m/qB與速度無關(guān)，但這并不能保證本例中的粒子在同一磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，因?yàn)榱Ｗ釉陬}設(shè)磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)做了一段不完整的圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)速度偏轉(zhuǎn)角（入射速度與出射速度之間的夾角）為，則由角速度定義 =/t 可知：以速度v入射的粒子在磁場(chǎng)區(qū)飛行時(shí)間 t=/ 而=v/R，R=mv/qB，則有 t=m/qB。粒子m/q一定，磁場(chǎng)一定，偏轉(zhuǎn)角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)

11、間越長(zhǎng)。速度大，軌道半徑大，偏轉(zhuǎn)角小，盡管軌道較長(zhǎng)但飛行時(shí)間短。本題C正確例題如圖所示，在y0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xy平面并指向紙面外，磁感強(qiáng)度為B.一帶正電的粒子以速度v0從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為，若粒子射出磁場(chǎng)的位置與O點(diǎn)的距離為l，求該粒子的電量和質(zhì)量之 比. 例題圖為電視機(jī)中顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖，它由繞在磁環(huán)上的兩個(gè)相同的線圈串聯(lián)而成，線圈中通有方向如圖所示的電流，當(dāng)電子束從紙里經(jīng)磁環(huán)中心向紙外射出時(shí)，它將：（）A向上偏轉(zhuǎn) B向下偏轉(zhuǎn) C向左偏轉(zhuǎn) D向右偏轉(zhuǎn)A例題截面為矩形的金屬導(dǎo)體，放在圖所示的磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體中通有圖示方向電流時(shí)，導(dǎo)體

12、上、下表面的電勢(shì)、之間有：（）ABC D無法判斷在真空中，半徑為r=310-2m的圓形區(qū)域內(nèi)，有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T，方向如圖所示，一帶正電粒子，以初速度v0=106m/s的速度從磁場(chǎng)邊界上直徑ab一端a點(diǎn)處射入磁場(chǎng)，已知該粒子荷質(zhì)比為q/m=108C/kg，不計(jì)粒子重力，則（1）粒子在磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是多少？（2）若要使粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)有最大的偏轉(zhuǎn)角，其入射時(shí)粒子的方向應(yīng)如何（以v0與Oa的夾角表示）？最大偏轉(zhuǎn)角多大？ 再見； / 標(biāo)書制作 lpu71hln 蓋。此時(shí)紅光四起，周圍瞬間燃起了熊熊的紅色火焰，那紅色，紅的妖冶，紅的心驚膽戰(zhàn)。一根火紅色的綢緞竟生生的將

13、長(zhǎng)棍拉了回來，一個(gè)紅衣女子出現(xiàn)在眼前。山神看到熟悉的面孔停下手，長(zhǎng)棍在空中化為無形，消失不見。火焰瞬間消失，沒有一縷煙霧，地上只有一灘血跡。雨師妾全身傷痕累累，癱作在地，臉上黑氣重重，一臉?biāo)罋?。雨師妾?dú)庋浚韲狄惶鹨豢邗r血噴了出來。九尾慌忙蹲下去看雨師妾的傷勢(shì)。山神盯著她說：“他死不了，我想要他的命，他早死了?！本盼矐K然一笑，眼神說不清是喜是悲，一張絕美的臉上，呈現(xiàn)出驚喜交加，悲喜難明的神情，甚至連聲音，也有些微微顫抖?！澳?，真的是你?！痹诰盼埠┌椎哪樕?，不知什么時(shí)候開始，眼角濕潤(rùn)，隔著一層霧一般，一顆淚珠緩緩劃過。，那么熟悉的面容，千百年來的等待，千百年來的刻骨銘心。當(dāng)初他將自己封印在

14、古宅的時(shí)候，卻又是怎樣的傷懷和痛楚，若不是有外人在，她真想質(zhì)問他一句：“千百年來可曾內(nèi)疚過?！鄙缴耠p眼微微泛紅，面無表情的說：“你出來了?！敝皇嵌潭痰囊痪洹＞盼矃s心如刀割。雨師妾露出獰笑緩緩開口道：“我聽說應(yīng)龍的手下已經(jīng)找到媯雨了，說不定現(xiàn)在已經(jīng)抓住她了。”山神的全身充滿戾氣，他恨不得把雨師妾灰飛煙滅，但此刻，他不能，現(xiàn)在他要做的就是找到媯雨。三個(gè)人就這樣對(duì)峙著，山神的眼睛布滿了血絲，全身的肌肉都在緊繃著。終于消失在空氣之中。8異變|暮雨閉上眼睛等待著重重的跌落在地。但沒想到非但沒有摔倒在地，自己整個(gè)人都懸浮在大殿之上。此時(shí)天地變色，轟然雷響！整片空間剎那間被喚醒。幕天席地，銳嘯聲中，暮雨整個(gè)人都被光暈圍繞，她沐浴在璀璨的血光之中。此時(shí)大殿正中央的地面一朵巨大的曼陀羅在開放，殷紅的鮮血從曼陀羅的根部快速的流到花瓣上。原來整座大殿的地面，墻壁上都雕刻著曼陀羅花，其中地面的曼陀羅最大。大殿的地面源源不斷的涌出鮮血，鮮血順著凹槽頃刻間流入所有的曼陀羅花，曼陀羅似春天到來一般花瓣開始綻放，同時(shí)不斷變大。散發(fā)著耀眼奪目的紅光，血腥之氣充斥著整個(gè)大殿。血光源源不絕，放射著璀璨的光芒