運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力習(xí)題課

關(guān)于運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力習(xí)題課

電荷在電場(chǎng)中一定要受到電場(chǎng)力的作用運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中不一定要受到洛倫茲力的作用電場(chǎng)力F=qE洛倫茲力F=qvB電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向平行洛倫茲力方向與磁場(chǎng)方向垂直電場(chǎng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷不一定做功洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷一定不做功思考與討論你能指出電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電荷作用力的不同嗎？

1、大小的不同：2、方向的不同：3、作用關(guān)系的不同：4、做功的不同：注意：磁場(chǎng)只可能對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用！第2頁,共23頁，2024年2月25日，星期天一、電視顯像管的工作原理

1、要使電子打在A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向外2、要使電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向里3、要使電子打從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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。洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用第3頁,共23頁，2024年2月25日，星期天4.如果電視機(jī)熒屏上沒有圖像，只有一條水平亮線，故障可能出現(xiàn)在哪里？分析：使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)是由兩對(duì)線圈產(chǎn)生的，分別產(chǎn)生水平方向和豎直方向的磁場(chǎng)。水平磁場(chǎng)使電子束產(chǎn)生豎直方向的分速度，而豎直磁場(chǎng)使電子束產(chǎn)生水平分速度。這種掃描技術(shù)的應(yīng)用使電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)能不斷移動(dòng)。熒光屏上只有一條亮線，說明電子束在豎直方向的運(yùn)動(dòng)停止了。故障可能是，在顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)產(chǎn)生水平方向磁場(chǎng)的線圈上沒有電流通過。區(qū)別：帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)。第4頁,共23頁，2024年2月25日，星期天如圖所示，在平行板電容器與電場(chǎng)垂直的方向疊加一磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一正電荷電量為q，不計(jì)重力。以速度v從左端射入，若要使該電荷在兩板間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求速度v的大小?！締栴}探究】++++++++v【思考】電荷的偏轉(zhuǎn)與其電量、質(zhì)量是否有關(guān)？第5頁,共23頁，2024年2月25日，星期天應(yīng)用速度選擇器

①原理：如右圖所示，所受重力可忽

略不計(jì)，運(yùn)動(dòng)方向相同而速率不同的正粒

子組成的粒子束射入相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)所組成的場(chǎng)區(qū)中，已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里，若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生偏折，必須滿足平衡條件：qBv＝qE，故v＝EB這樣就把滿足v＝EB的粒子從速度選擇器中選擇出來了．

第6頁,共23頁，2024年2月25日，星期天②特點(diǎn)a．速度選擇器只選擇速度(大小、方向)而不選擇粒子的質(zhì)量和電量．若從右側(cè)入射則不能穿出場(chǎng)區(qū)．b．速度選擇器B、E、v三個(gè)物理量的大小、方向互相約束，以保證粒子受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力等大、反向．如圖中只改變磁場(chǎng)B的方向，粒子將向下偏轉(zhuǎn)．第7頁,共23頁，2024年2月25日，星期天磁流體發(fā)電機(jī)目前世界上正在研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如右圖表示出了它的發(fā)電原理：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒．而從整體上來說是呈電中性)噴射入磁場(chǎng)，在洛倫茲力的作用下向A、B兩板聚集，使兩板間產(chǎn)生電勢(shì)差，相當(dāng)于直流電源的兩極。若平行金屬板間距為d，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體流速為v，氣體從一側(cè)面垂直磁場(chǎng)射入板間，不計(jì)氣體電阻，外電路電阻為R，則兩板間最大電壓和可能達(dá)到的最大電流為多少？第8頁,共23頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共23頁，2024年2月25日，星期天以下說法中，正確的是(

)A．電荷處于磁場(chǎng)中一定受到洛倫茲力B．運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中一定受到洛倫茲力C．洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷一定不做功D．洛倫茲力可改變運(yùn)動(dòng)電荷的速度解析：

當(dāng)v等于0或v平行B時(shí)，洛倫茲力為零，A、B均錯(cuò)；洛倫茲力總與運(yùn)動(dòng)方向垂直，對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，不改變速度的大小，只改變速度的方向，C、D均正確．答案：

CD第10頁,共23頁，2024年2月25日，星期天如圖所示，擺球帶負(fù)電的單擺，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中擺動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，擺球在A、B間擺動(dòng)過程中，由A擺到最低點(diǎn)C時(shí)，擺線拉力大小為F1，擺球加速度大小為a1；由B擺到最低點(diǎn)C時(shí)，擺線拉力的大小為F2，擺球加速度大小為a2，則A．F1＞F2，a1＝a2

B．F1＜F2，a1＝a2C．F1＞F2，a1＞a2

D．F1＜F2，a1＜a2第11頁,共23頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【跟蹤發(fā)散】質(zhì)量為0.1g的小物塊，帶有5×10－4C的電荷量，放在傾角為30°的絕緣光滑斜面上，整個(gè)斜面置于0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖所示，物塊由靜止開始下滑，滑到某一位置時(shí)，物塊開始離開斜面(設(shè)斜面足夠長，g＝10m/s2)問：(1)物塊帶電性質(zhì)？(2)物塊離開斜面時(shí)的速度為多少？(3)物塊在斜面上滑行的最大距離是多少？第13頁,共23頁，2024年2月25日，星期天在兩平行金屬板間，有如下圖所示的互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．α粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，恰好能沿直線勻速通過．(α粒子、質(zhì)子、電子均不計(jì)重力)(1)若質(zhì)子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，質(zhì)子將做什么運(yùn)動(dòng)？(2)若電子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，電子將做什么運(yùn)動(dòng)？【思路點(diǎn)撥】

α粒子帶正電，在復(fù)合場(chǎng)中同時(shí)受到靜電力和洛倫茲力，且方向相反．α粒子恰好能沿直線勻速運(yùn)動(dòng)，說明受到的合力一定為零，即F電＝F洛．第14頁,共23頁，2024年2月25日，星期天答案：

(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)勻速直線運(yùn)動(dòng)

第15頁,共23頁，2024年2月25日，星期天【跟蹤發(fā)散】一個(gè)帶正電的微粒(重力不計(jì))穿過如右圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)，恰能沿直線運(yùn)動(dòng)，則欲使電荷向下偏轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)采用的辦法是(

)A．增大電荷質(zhì)量B．增大電荷電荷量C．減小入射速度D．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度解析：粒子在穿過這個(gè)區(qū)域時(shí)所受的力為：豎直向下的電場(chǎng)力Eq和豎直向上的洛倫茲力qvB，且此時(shí)Eq＝qvB.若要使電荷向下偏轉(zhuǎn)，需使Eq＞qvB，則減小速度v、減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增大電場(chǎng)強(qiáng)度E均可．答案：

C第16頁,共23頁，2024年2月25日，星期天三、霍爾效應(yīng)1.霍爾效應(yīng)：在磁場(chǎng)中，載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體上出現(xiàn)橫向電勢(shì)差的現(xiàn)象.2.霍爾電壓：霍爾效應(yīng)中產(chǎn)生的電勢(shì)差導(dǎo)體上下兩端面出現(xiàn)電勢(shì)差1879年美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)3.形成機(jī)制以載流子為正電荷為例說明洛侖茲力使載流子橫向漂移出現(xiàn)電荷積累從而上端積累了正電荷,下端積累了負(fù)電荷.第17頁,共23頁，2024年2月25日，星期天設(shè)載流子速度為洛侖茲力大小為形成靜電場(chǎng)－霍爾電場(chǎng)電荷受電力洛侖茲力與電場(chǎng)力平衡,載流子不再漂移由于電荷的積累電勢(shì)差為第18頁,共23頁，2024年2月25日，星期天4.霍爾系數(shù)霍爾電阻由電流強(qiáng)度的定義有單位體積中的粒子數(shù)霍爾系數(shù)霍爾電阻第19頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、如圖示，一帶負(fù)電的小滑塊從粗糙的斜面頂端滑至底端時(shí)的速率為v；若加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并保證小滑塊能滑至底端，則它滑至底端時(shí)的速率將（）A、變大B、變小C、不變D、條件不足，無法判斷B第20頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3：初速為v0的電子，沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出，直線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則A．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變B．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變C．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變D．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變I-v0第21頁,共23頁，2024年2月25日，星期天在兩平行金屬板間，有如下圖所示的互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．α粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，恰好能沿直線勻速通過．(α粒子、質(zhì)子、電子均不計(jì)重力)(1)若質(zhì)子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向射入時(shí)，質(zhì)子將做什么運(yùn)