高中物理人教選修31課件3.6運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力

1、,高中物理選修3-1人教版,第三章 磁 場,第六講 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,目標(biāo)定位,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,一、洛倫茲力的方向和大小,1、（1）運(yùn)動(dòng)電荷 （2）宏觀表現(xiàn) 2、（1）磁感線 正電荷運(yùn)動(dòng)的方向 洛倫茲力 相反 （2）B和v 3、FqvB FqvBsin,想一想：當(dāng)入射粒子為負(fù)電荷時(shí)，如何使用左手定則判斷洛倫茲力方向？,答：當(dāng)入射粒子為負(fù)電荷時(shí)，我們使四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，此時(shí)拇指的指向就是負(fù)電荷的所受洛倫茲力的方向.,二、電視顯像管的工作原理,1、偏轉(zhuǎn)線圈 2、 磁偏轉(zhuǎn) 3、偏轉(zhuǎn)磁場 掃描,想一想：顯像管工作時(shí)，電子束是依次掃描熒光屏上各點(diǎn)，但是我們?yōu)槭裁从X察不到熒光屏

2、的閃爍？,答：電視機(jī)中的電子束每秒要進(jìn)行50場掃描，由于視覺暫留的效果，所以我們感覺到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光而不是閃爍.,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,一、洛倫茲力的方向,1.判斷方法：左手定則,2. FB，F(xiàn)v，F(xiàn)垂直于B、v確定的平面，但B與v不一定垂直,3. 洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動(dòng)方向的變化而變化但無論怎么變化，洛倫茲力都與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故洛倫茲力永不做功，它只改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向，不改變電荷速度大小,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,【例1】如下圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度B電荷的運(yùn)動(dòng)速度v和磁場對電荷的作用力F的相互關(guān)系圖中，畫得正確的是(其中B、F、v兩兩垂直) ( ),借題發(fā)揮 確定洛

3、倫茲力的方向還需明確運(yùn)動(dòng)電荷的電性，特別注意負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與左手四指的指向應(yīng)相反,根據(jù)左手定則可得四幅圖的洛倫茲力方向,C,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,二、 洛倫茲力的大小,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,2洛侖茲力與電場力的比較：,（1）洛侖茲力F=qvB：只有運(yùn)動(dòng)電荷，且運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向不平行時(shí)才受到洛侖茲力；洛侖茲力的方向總與速度方向垂直，用左手定則判斷。,（2）電場力FqE：只要是電荷在電場中就要受到電場力；電場力的方向與場強(qiáng)E同線（正電荷與E同向，負(fù)電荷與E反向）。,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,【例2】在圖3-5-2所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

4、均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向,(1)因vB，所以F qvB，方向與v垂直向左上方,由于v與B平行，所以不受洛倫茲力,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,【例3】在如下圖所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi)，電子可能沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)的是( ),BC,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,三、洛侖茲力作用下的帶電體的運(yùn)動(dòng),分析帶電體在磁場中的受力運(yùn)動(dòng)問題，與力學(xué)方法相似： 首先要受力分析，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，選擇恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,小滑塊的初狀態(tài),離開斜面時(shí)FN=0，洛倫茲力應(yīng)垂直斜面向

5、上，從而可以判斷所帶電荷的正負(fù),小物塊到達(dá)斜面底端時(shí)剛好離開斜面,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,【例4】一個(gè)質(zhì)量m0.1 g的小滑塊，帶有q5104 C的電荷量，放置在傾角30的光滑斜面上(絕緣)，斜面固定且置于B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面(g取10 m/s2)求： (1)小滑塊帶何種電荷？ (2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？ (3)該斜面長度至少多長？,【例題4】一個(gè)質(zhì)量m0.1 g的小滑塊，帶有q5104 C的電荷量，放置在傾角30的光滑斜面上(絕緣)，斜面固定且置于B0.5 T

6、的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面(g取10 m/s2)求： (1)小滑塊帶何種電荷？ (2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？ (3)該斜面長度至少多長？,若要使小滑塊離開斜面，則洛倫茲力F應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶負(fù)電荷,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,(1)小滑塊在沿斜面下滑的過程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛倫茲力F作用，如圖所示,【例題4】一個(gè)質(zhì)量m0.1 g的小滑塊，帶有q5104 C的電荷量，放置在傾角30的光滑斜面上(絕緣)，斜面固定且置于B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方

7、向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面(g取10 m/s2)求： (1)小滑塊帶何種電荷？ (2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？ (3)該斜面長度至少多長？,(2)小滑塊沿斜面下滑的過程中，垂直于斜面的加速度為零，由平衡條件得FFNmgcos ，當(dāng)支持力FN0時(shí)，小滑塊脫離斜面設(shè)此時(shí)小滑塊速度為vmax，則此時(shí)小滑塊所受洛倫茲力FBqvmax，,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,【例題4】一個(gè)質(zhì)量m0.1 g的小滑塊，帶有q5104 C的電荷量，放置在傾角30的光滑斜面上(絕緣)，斜面固定且置于B0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂

8、直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面(g取10 m/s2)求： (1)小滑塊帶何種電荷？ (2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？ (3)該斜面長度至少多長？,(3)設(shè)該斜面長度至少為l，則小滑塊離開斜面的臨界情況為小滑塊剛滑到斜面底端時(shí)因?yàn)橄禄^程中只有重力做功，,課堂講義,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,洛倫茲力的方向,1.在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則電子將(),A向上偏轉(zhuǎn) B向下偏轉(zhuǎn) C向紙里偏轉(zhuǎn) D向紙外偏轉(zhuǎn),解析由題圖可知，直線電流的方向由左向右，根據(jù)安培定則，可判

9、定直導(dǎo)線下方的磁場方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?，而電子運(yùn)動(dòng)方向由左向右，由左手定則知(電子帶負(fù)電荷，四指要指向電子運(yùn)動(dòng)方向的反方向)，電子將向下偏轉(zhuǎn)，故B選項(xiàng)正確,B,對點(diǎn)練習(xí),運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,洛倫茲力的大小,2如圖7所示，帶負(fù)電荷的擺球在一勻強(qiáng)磁場中擺動(dòng)勻強(qiáng)磁場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)，擺線拉力大小為F2，擺球加速度大小為a2，則 () AF1F2，a1a2 BF1F2，a1a2 CF1F2，a1a2 DF1F2，a1a2,以小球?yàn)檠芯繉ο?由AC過程中在C點(diǎn)受力情況,F1f洛mgma1,由BC過程中在C點(diǎn)受力情況,F2 f洛mgma2,B,對點(diǎn)練習(xí),運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力,洛倫茲力的綜合應(yīng)用,3. 在兩平行金屬板間，有如圖所示的互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時(shí)，恰好能沿直線勻速通過供下列各小題選擇的答案有： A不偏轉(zhuǎn) B向上偏轉(zhuǎn) C向下偏轉(zhuǎn) D向紙內(nèi)或紙外偏轉(zhuǎn),(1)若質(zhì)子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時(shí)，質(zhì)子將_ (2)若電子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時(shí)，電子將_