【公開課】磁場對運動電荷的作用力+課件高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

第二節(jié)磁場對運動電荷的作用力

既然磁場對電流有力的作用，而電流是由電荷的定向移動形成的。那么磁場是否對運動電荷也有作用力呢？【問題思考】1.運動電荷在磁場中受到的力叫洛倫茲力.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、洛倫茲力安培力和洛倫茲力有什么聯(lián)系？························+vF2.洛倫茲力方向

方向判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。—vFI——左手定則vFvFBvBBBv甲乙丙丁[訓(xùn)練加固]

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

紙面向里3.洛倫茲力特點：(1)洛倫茲力的方向即垂直于磁場方向，又垂直于電荷的運動方向，即洛倫茲力F垂直于v和B所決定的平面，但v和B不一定垂直(2)洛倫茲力只改變電荷的運動方向，不改變電荷速度的大小(3)故洛倫茲力永遠不做功.························+vF

【思考】洛倫茲力和安培力是同種類型的力，怎樣從通電導(dǎo)線安培力的計算公式中導(dǎo)出單個電荷洛倫茲力的計算公式？二、洛倫茲力大小

推導(dǎo)：若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積內(nèi)含有的粒子數(shù)為n，每個粒子的電荷量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。[推導(dǎo)]這段導(dǎo)體所受的安培力：I的微觀表達式：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：每個自由電荷所受的洛倫茲力大?。篎安=ILBI=nqsvN=nLs（1）當(dāng)B┴v時，F(xiàn)洛=qvB

[問題]若帶電粒子與磁場成角射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢？

為B和

v之間的夾角BvB⊥B∥（2）當(dāng)B//v時，F(xiàn)洛=0（3）當(dāng)B與v夾角為

時，F(xiàn)洛=qvBsin

v洛倫茲力與電場力洛倫茲力電場力性質(zhì)產(chǎn)生條件方向大小作用效果磁場對運動電荷的作用力電場對電荷的作用力磁場中運動方向不與磁場方向平行的運動電荷電場中的任何電荷F⊥B、F⊥v（左手定則）正電荷同向，負電荷反向F=qvBsinθ(θ：B與IL間）F=qE只改變速度方向，不改變速度大小即可以改變速度方向，也可以改變速度大小洛倫茲力與安培力洛倫茲力安培力性質(zhì)產(chǎn)生條件方向大小作用效果磁場對運動電荷的作用力磁場對通電導(dǎo)線的作用力磁場中運動方向不與磁場方向平行的運動電荷磁場中不與磁場平行的導(dǎo)線F⊥B、F⊥v（左手定則）F⊥B、F⊥I（左手定則）F=qvBsinθ(θ：B與IL間）F=BILsinθ只改變速度方向，不改變速度大小可對整根導(dǎo)線做功三、磁場的性質(zhì)①對磁極有力的作用：②對通電導(dǎo)線有力的作用：③對運動電荷有力的作用：小磁針N極的受力方向F安⊥B、I所決定平面F安=ILBsinθB：勻強磁場L：始末兩點間有效長度θ：B與IL間的夾角F洛⊥B、v所決定平面F洛=qvBsin

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

例、如圖在平行板電容器（電場強度為E，磁感應(yīng)強度為B），有一帶正電粒子q沿虛線通過不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。試求出帶電粒子具有的速度v？(不計帶電粒子重力)實際應(yīng)用：拓展1：若粒子帶負電，還能以速度v沿虛線通過嗎？拓展3：若V從右向左呢？拓展2：若只改變粒子的帶電量呢？一、速度選擇器只選速度(大小和方向)其原理是：等離子體噴入磁場，正、負離子分別聚集到B、A板上，產(chǎn)生電勢差。實際應(yīng)用：二、磁流體發(fā)電機設(shè)板間距離為d，當(dāng)?shù)入x子體以速度v通過板間，A板上聚集的電荷達到穩(wěn)定時。求電勢差E受力平衡：E場q=Bqv，即E場=Bv，故E=E場d=Bdv。

例1、如圖，在平行板電容器中（電場強度為E，磁感應(yīng)強度為B），具有某一速度v的帶正電粒子q將沿虛線通過不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。試求出帶電粒子具有的速度v？實際應(yīng)用：一、速度選擇器拓展1：若q為負，V從左向右，還能作速度選擇器用嗎？拓展3：若V從右向左呢？拓展4：若B、V同時反向呢？拓展2：若只改變粒子的帶電量呢？[課堂練習(xí)]1、電子的速率v=3.0×106m/s，沿著與磁場垂直的方向射入B=0.10T的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？4.8*10-14N2、當(dāng)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BCD

3、電荷量為+q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法正確的是() A.只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同

B.如果把+q改為-q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小方向不變

C.洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直

D.粒子的速度一定變化B4、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)

vB5、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()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