带电粒子在磁场中的受力——洛伦兹力课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2014/6/26,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,#,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,#,高中物理选修,3-2,专题学习,一、洛伦兹力,磁场对运动电荷的作用,高中物理选修3-2磁场对运动电荷的作用,1,极 光,极 光,2,1.,磁场对通电导线（电流）的作用力安培力。,2.,电流,电荷的定向,移动。,（一）认识洛伦兹力的本质,1.磁场对通电导线（电流）的作用力安培力。2.电流,3,运动,电荷在磁场中受到的作用力,叫做,洛伦兹力。,荷兰物理学家，,他是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者,，,1902,年获得诺贝尔,物理学,奖。,他被,爱因斯坦称为,“,时代,最伟大，最高尚的人,”,。,（,1853,1928,）,（一）认识洛伦兹力的本质,运动电荷在磁场中受到的作用力,叫做洛伦兹力。荷兰物理学家,4,电子束,阴极射线管,阴极,-,阳极,电子束阴极射线管阴极-阳极,5,带电粒子在磁场中的受力洛伦兹力课件,6,（二）洛伦兹力方向的判断,左手定则,f,洛,I,B,（二）洛伦兹力方向的判断左手定则f洛IB,7,带电粒子在磁场中的受力洛伦兹力课件,8,+,v,-,v,-,v,+,v,试判断,下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向,。,(,请暂停播放,依次判断下列四种情况，半分钟之后来看答案吧,),F,F,F,垂直于纸面,向里,F,垂直于纸面 向,外,B,B,B,B,+v-v-v+v 试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时,9,若有一段长度为,L,的通电导线，横截面积为,S,，单位体积中含有的自由电荷数为,n,，每个自由电荷的电量为,q,，定向移动的平均速率为,v,，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为,B,的匀强磁场中。求每个自由电荷所受的洛伦兹力的大小,?,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,I,（三）洛伦兹力的,大小,（请根据以下模型及,的问题，,逐步思考，自学洛伦兹力公式的推导,）,若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体,10,这段导体所受的安培力的表达式是什么？,电流强度,I,的微观表达式是什么？,这段导体中含有多少自由电荷数？,F,安,=,BIL,I,=,nqSv,nLS,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,I,L,S,B,v,q,n,这段导体所受的安培力的表达式是什么？电流强度I 的微观表达,11,每个自由电荷所受的洛伦兹力为多大？,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,I,L,S,B,v,q,n,适用条件,：,带电粒子,垂直,进入磁场的情况。,如果粒子,不带电,或者,平行于磁场,进入，则,不受,洛伦兹力。,f,洛,每个自由电荷所受的洛伦兹力为多大？-,12,（一）认识洛伦兹力的本质,（二）洛伦兹力方向的判断,左手定则,（三）洛伦兹力的大小,（一）认识洛伦兹力的本质（二）洛伦兹力方向的判断左手定则,13,带电粒子在磁场中的受力洛伦兹力课件,14,来自,宇宙的,质子（带单位正电荷）流,，以,与,地球,表面,垂直的方向射向赤道上空的某一点,，则这,些质子,在进入地球周围的空间时，将,(,),A,.,竖直向下沿直线射向地面,B,.,相对于预定地面向东偏转,C,.,相对于预定点稍向西偏转,D,.,相对于预定点稍向北偏转,B,想一想：,来自宇宙的质子（带单位正电荷）流，以与地球B 想一想：,15,Goodbye,！,祝学习愉快,Goodbye！祝学习愉快,16,F,v,+,F,v,+,F,v,+,Fv+Fv+Fv+,17,+,+,18,带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？,想一想,:,带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否,19,洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功。,表达式：,f,洛,=qv,B,洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，,20,1.,一长螺线管通有变化的电流，把一个带电粒子,(,重力不计,),沿管中心轴线射入管中，粒子将在管中,(,),A.,做圆周运动,B.,沿轴线来回运动,C.,做匀速直线运动,D.,做匀加速直线运动,C,1.一长螺线管通有变化的电流，把一个带电粒子(重力不计)沿管,21,极 光,极 光,22,1.,一带负电的小滑块从光滑的斜面顶端滑至底端时的速率为,V,；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，则它滑至底端时的速率将（）,A.,变大,B.,变小,C.,不变,D.,条件不足，无法判断,（四）巩固练习,C,1.一带负电的小滑块从光滑的斜面顶端滑至底端时的速率为V；,23,034.,徐州市,07,08,学年度第一次质量检测,2,2,运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图现有来自宇宙的一束质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间将,(),A,竖直向下沿直线射向地面,B,向东偏转,C,向西偏转,D,向北偏转,地磁场,宇宙射线,B,034.徐州市0708学年度第一次质量检测22运动电荷在,24,006.,江苏南通,08,届第一次调研测试,6,6,一带电粒子以垂直于磁场方向的初速度飞入匀强磁场后做圆周运动，磁场方向和运动轨迹如图所示，下列情况可能的是（）,A,粒子带正电，沿逆时针方向运动,B,粒子带正电，沿顺时针方向运动,C,粒子带负电，沿逆时针方向运动,D,粒子带负电，沿顺时针方向运动,B,A D,006.江苏南通08届第一次调研测试66一带电粒子以垂直于,25,026.07-08,学年度徐州市六县一区摸底考试,9,9,如图所示，匀强磁场的方向竖直向下。磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管。在水平拉力,F,作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出。关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是,(),A,小球带负电,B,小球运动的轨迹是一条抛物线,C,洛仑兹力对小球做正功,D,维持试管匀速运动的拉力,F,应,逐渐增大,B D,026.07-08学年度徐州市六县一区摸底考试99如图所,26,gk014.2008,年高考广东理科基础,17,17,、有关洛仑兹力和安培力的描述，正确的是（）,A,通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用,B,安培力是大量运动电荷所受洛仑兹力的宏观表现,C,带电粒子在匀强磁场中运动受到洛仑兹力做正功,D,通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行,B,gk014.2008年高考广东理科基础17 17、有关洛仑兹,27,2.,将一半径为,R,的半圆形光滑绝缘滑轨，固定在垂直向里的匀强磁场,B,中。一带电量,+q,，质量,m,的小球在,A,点无初速释放，沿滑轨运动，求小球第一次经过最低点时对滑轨的压力。,2.将一半径为R的半圆形光滑绝缘滑轨，固定在垂直向里的匀强磁,28,带电粒子在磁场中的受力洛伦兹力课件,29,1.,洛伦兹力的定义即磁场对运动电荷的作用。,2.,用左手定则判断洛伦兹力的方向。,3.,在安培力的基础上推导洛伦兹力的计算公式。,4.,洛伦兹力对运动电荷不做功。,（五）小结,1.洛伦兹力的定义即磁场对运动电荷的作用。（五）小结,30,第六节 洛伦兹力初探,磁场对通电导体有力的作用，而通电导体中的电流是由电荷定向移动形成的。荷兰物理学家洛伦兹猜想：磁场对通电导体的作用力，实际上是作用在运动电荷上的；而通电导体所受的安培力，则是运动电荷所受磁场力的宏观表现。,后人把,磁场对运动电荷的作,用力称为洛伦兹力。,第六节 洛伦兹力初探 磁场对通电导体有力,31,磁场对运动电荷的作用,观察电子束运动径迹的装置,阴极射线管，其结构如下,图所示。阴极射线管内部抽成真空，在阴极和阳极之间强电场,的作用下，阴极发射的电子束穿过狭缝沿直线从阴极向阳极运,运动，电子束轰击在荧光屏这个障碍物上，激发出荧光，显,示出电子束的运动径迹。这使我们能够“看”到电子束的运动,状况，从而分析它的受力情况。,磁场对运动电荷的作用 观察电子束运动径迹的,32,观察与思考,演示实验一,：见图,1-6-3,。,未加磁场时，电子束做,直线运动。,加上磁场后，如果磁场,方向与电子束运动的方向垂,直，电子束受到了磁场力，,运动径迹发生弯曲。,在上图中，电子束的速度方向向右，磁场方向垂直屏幕,向里，所受洛伦兹力向下。,洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的速度方,向垂直,。指向可用左手定则判定：,磁感线垂直穿过掌心，,四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方,向），拇指所指的方向就是洛伦兹力方向。,演示实验二,：见图,1-6-4,（,）,观察与思考演示实验一：见图1-6-3。,33,演示实验三,：见图,1-6-4,（,b,）,加上磁场后，如果磁,场方向与电子束运动的方,向垂直，电子束受到了磁,场力，运动径迹发生弯曲。,洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的速度方向垂直,。指向可用左手定则判定：,磁感线垂直穿过掌心，四指,指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），拇指所指的方向就是洛伦兹力方向。,在左图中，电子束的,速度方向向右，磁场方向,垂直屏幕向外，电子束所,受洛伦兹力向上。,演示实验三：见图1-6-4（b）,34,洛伦兹力的应用,磁偏转与显像管,借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或者,发生偏转的方法称为磁偏转。能够显示各种画面的显示器，它,们的主要元件就是带有磁偏转装置的显象管。,不加磁场时,加上向外的磁场时,磁场越强，偏转越大,加上向里的磁场时,磁场越强，偏转越大,电子束的运动方向不变，磁场方向改变，电子束,的偏转方向改变。磁场越强，电子束的偏转越大,。,洛伦兹力的应用磁偏转与显像管 借助垂直于电子束运,35,一般显示器主要由电,子枪、线圈、荧光屏、玻,璃屏幕四部分组成。电子,枪产生高能电子束，通电,线圈提供磁场。电子束穿,过磁场时，受洛伦兹力作,用，径迹发生偏转。电子,束打在荧光物质上，能产,显示器接受到影像信号时，电子束从荧光屏左上角开始从,从左向右扫描出一条水平线，之后再扫描下面一条水平线。,如此反复，高频率地从上而下扫描，并利用人眼的视觉暂,留效应，使荧光屏上的亮点构成我们看到的影像。,生亮点。磁场随外加信号改变时，电子束在荧光屏上产生的亮,点位置也发生相应的变化。,一般显示器主要由电 显示器接,36,彩色显示器的工,作原理与黑白显示器,大致相同，只是电子,枪从一支变成三支，,而荧光物质由单色改,为红、绿、蓝三种颜,色。来自每支电子枪,的电子束打在相应的,荧光物质上，产生单,一的颜色，通过调整,三束电子束的强度，,可以合成各种颜色。,近年来，人们已经制,造出能发射三束电子,束的单支电子枪。,彩色显示器的工,37,洛伦兹力的应用,磁流体发电机,目前世界上正在研究一种新型,发电机,-,磁流体发电机。它的原,理是：将一束等离子体（即高温下,电离的气体，含有大量带正电荷和,负电荷的微粒，总体是电中性的）,喷入磁场，磁场中的两块金属板,A,和,B,上会聚集电荷，使它们之间产,生电压。金属板上为什么会聚集电荷？图上电路中的电流方向如何？,磁