（人教版）选修3-1物理 3.5《运动电荷在磁场中受到的力》ppt课件

（人教版）选修3-1物理 3.5《运动电荷在磁场中受到的力》ppt课件内容摘要：

1、第 5节 运动电荷在磁场中受到的力 1 通过实验探究 ， 感受磁场对运动电荷有力的作用 2 知道什么是洛伦兹力 ， 会用左手定则判断洛伦兹力的方向 3 掌握洛伦兹力公式的推导过程 ， 会用公式求洛伦兹力 4 了解电视机显像管的基本构造和工作原理 要点一 洛伦兹力的方向和大小 1 洛伦兹力： 运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力 2 洛伦兹力的方向 (1)方向的判断 左手定则 伸开左手 ， 使拇指与其余四个手指垂直 ， 并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入 ， 并使四指指向正电荷运动的方向 (或负电荷运动的反方向 )， 这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向 (2 2、)洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直 ， 又与电荷的运动方向垂直 ， 即洛伦兹力的方向总是垂直于 B和 (3)对洛伦兹力方向的理解 决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正 、 负 )， 速度方向 、 磁感应强度的方向 当电性一定时 ， 其他两个因素决定洛伦兹力的方向 ， 如果只让一个因素相反 ， 则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素相反 ， 则洛伦兹力方向将不变 F、 B、 荷运动方向和磁场方向间没有因果关系 ， 两者关系是不确定的 电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向 ， F B， F v， 即 和 3 洛伦兹力的大小 (1)洛伦兹力大小的推导过程 如图所示 ， 设 3、有一段长度为 垂直放入磁感应强度为 若导线中的电流为 I，则该导线所受的安培力大小为 若导线的横截面积为 S ，单位体积内含有的自由电荷数为 n ，每个自由电荷的电荷量为 q ，定向移动的速度为v ，则在时间 t 内通过截面的电荷量 Q nS v 由电流的定义知 I QtnS v nS v q ，这段导线内含有的自由电荷数为 N 整段导线所受的安培力 F 安 可看成是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力 F 的合力，即 F 安 则每个自由电荷所受洛伦兹力 F 的大小为 F q v B (2)洛伦兹力的表达式 在一般情况下 ， 当电荷运动的方向与磁场方向的夹角为 时 ， 电荷所受洛伦兹力的大小为 F 4、其中为电荷速度方向与磁感应强度方向的夹角 当电荷的运动方向与磁场方向垂直时 ， 洛伦兹力最大 ， F 当电荷的运动方向与磁场方向平行时 ， 0. 当电荷的运动方向与磁场方向成夹角时 ， 洛伦兹力的大小在零到 (3)洛伦兹力的特点 运动的电荷才有可能受到洛伦兹力 ， 静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力 洛伦兹力的大小和方向都与带电粒子的运动状态有关 4 洛伦兹力与安培力的关系 (1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力 ， 而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现 (2)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现 ， 但不能简单地认为安培力就等于所有定向移动的电荷 5、所受洛伦兹力的合力 ， 只有当导体静止时才能这样认为 (3)洛伦兹力恒不做功 ， 但安培力却可以做功 可见安培力与洛伦兹力既有联系 ， 也有区别 5 洛伦兹力与电场力的比较 洛伦兹力 电场力 作用 条件 运动电荷的速度方向与 动电荷才受到洛伦兹力 带电粒子只要处在电场中，就一定受到电场力 大小 方向 F 向与 左手定则判断 F 同向或反向 特点 洛伦兹力永不做功 电场力可做正功、负功或不做功 相同点 反映了电场和磁场都具有力的性质 洛伦兹力的方向时刻与速度方向垂直时 ， 一定不做功 要点二 电视显像管的工作原理 1 结构 如图所示为电视显像管的原理示意图 (俯视图 ) 没有磁场时 ， 电子束打 6、在荧光屏正中的 为使电子束偏转 ， 由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场 2 扫描 在电视显像管的偏转区有两对线圈，叫做偏转线圈，偏转线圈中通入大小方向按一定规律变化的电流，分别在竖直方向和水平方向产生偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像如图 所示那样不断移动，这种电子技术叫做扫描 电子束在荧光屏上扫描一行后，迅速返回 ( 如图中虚线所示 ) ，再做下一行扫描，直到荧光屏的下端 3 电视显像管的工作原理 电视显像管发射电子 ， 在加速电场中被加速后进入偏转磁场 在偏转磁场作用下 ， 电子束在荧光屏上扫描 电子束从最上一行到扫描到最后一行叫做一场 ， 电视机中每秒要 7、进行 50场扫描 ， 因为人眼的 “ 视觉暂留 ” ，所以我们会感觉整个荧光屏都在发光 在如图所示的各图中 ， 匀强磁场的磁感应强度均为 B， 带电粒子的速率均为 v， 带电荷量均为 并指出洛伦兹力的方向 题 型 1 洛伦兹力大小和方向的求法 【 分析 】 应用左手定则判断洛伦兹力方向 ， 根据公式 F 【解析】 (1) 因 v B ，所以 F q v B ，方向与 v 垂直指向 左上方 (2) v 与 B 的夹角为 30 ，将 v 分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量， v v ， F q v B 12q v B ，方向垂直纸面向里 (3) 由于 v 与 B 平行，所以不受洛伦兹力 (4) 8、v 与 B 垂直， F q v B ，方向与 v 垂直指向左上方 【答案】 (1) q v B 垂直 v 指向左上方 (2)12q v B 垂直纸面向里 (3) 不受洛伦兹力 (4) q v B 垂直 v 指向左上方 【 方法总结 】 (1) 明确磁场方向与运动电荷的电性 应用左手定则判断洛伦兹力的方向 应用左手定则时 ， 若运动电荷是正电荷 ， 四指应指向正电荷的运动方向 ， 若是负电荷 ， 四指指向负电荷运动的反方向 (2) 若运动电荷的速度 的方向垂直 ， 则洛伦兹力的大小为 F 若运动电荷的速度 的方向不垂直时 ， 设夹角为 ， 则电荷所受的洛伦兹力大小为 F 若运动电荷的速度 的方向 9、平行 ， 则洛伦兹力的大小为 F 0. 有一质量为 m， 电荷量为 并处在磁感应强度为 B、 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 ， 如图所示 为了使小球飘离平面 ， 匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少。 方向如何。 变式训练 1析： 带电小球不动，而磁场运动，也可以看做带电小球相对于磁场沿相反方向运动，故带电小球仍受洛伦兹力的作用欲使小球飘起，而带电小球仅受重力和洛伦兹力作用那么带电小球所受的最小洛伦兹力的方向竖直向上，大小为 F 由左手定则可以判断出小球相对磁场的运动方向为水平向右，所以带电小球不动时，磁场应水平向左平移设磁场向左平移的最小速度为 v ，由 F q v 得： v 答案： 10、方向水平向左 一个带正电的小球以速度 飞离桌子边缘后 ， 通过匀强磁场区域 ，落在地板上 ， 磁场方向垂直纸面向里 (如图所示 )， 其水平射程为 落地速度为 去磁场后 ， 其他条件不变 ，水平射程为 落地速度为 则 ( ) A B D 题 型 2 洛伦兹力的方向及洛伦兹力不做功的特点 【解析】 带正电的小球运动过程中洛伦兹力不做功，据动能定理知，两种情况下均为 12m 以 v 1 v 2 ，故 C 正确；带电小球在磁场中运动时洛伦兹力的水平分力做正功，竖直分力做负功，二者代数和为零，但水平速度要增大，竖直速度要减小，落地时间增大，所以水平射程s 1 s 2 ， B 正确 【 答案 】 方法总 11、结 】 洛伦兹力 所以洛伦兹力对运动电荷永不做功 ， 洛伦兹力只改变电荷速度的方向 ， 不能改变电荷速度的大小 在涉及功的计算时 ， 不考虑洛伦兹力 ， 但应注意 ， 洛伦兹力自己不做功 ， 但可以影响其他力的做功情况 (2014甘肃模拟 )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 试管向右匀速运动 ， 带电小球能从试管口处飞出 ， 则 ( ) 变式训练 2 小球带负电 B 小球运动的轨迹是一条抛物线 C 洛伦兹力对小球做正功 D 维持试管匀速运动的拉力 解析： 小球沿水平方向向右运动 ， 受到试管口方向的洛 12、伦兹力作用 ， 根据左手定则可知 ， 小球带正电 ， 球沿水平方向做匀速直线运动 ， 沿试管口方向做初速度为零的加速运动 ， 故轨迹是一条抛物线 ， 洛伦兹力永不做功 ， 球沿试管口方向的分运动产生水平向左的洛伦兹力 ， 以小球和试管为研究对象 ， 水平方向根据平衡条件得 ， F 小球沿试管口方向的速度增大 ， 洛伦兹力增大 ， 维持试管匀速运动的拉力 答案： (2014扬州模拟 )如图 ， 电荷的速度方向 、 磁场方向和电荷的受力方向之间关系正确的是 ( ) 解析： 根据左手定则可知 ， 伸开左手 ， 使拇指与其余四个手指垂直 ， 并且都与手掌在同一平面内 ， 让磁感线进入手心 ， 四指指向 13、正电荷运动方向或者负电荷运动的反方向 ， 这时拇指所指的方向就是运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向 C、 不受洛伦兹力 ， 故 答案： A 2 两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场 ， 两粒子质量之比为 1 4， 电量之比为1 2， 则两带电粒子受洛伦兹力之比为 ( ) A 2 1 B 1 1 C 1 2 D 1 4 解析： 带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时 ，洛伦兹力 F 与电荷量成正比 ， 与质量无关 ， 答案： C 3 (2014漳州二模 )一个带电粒子 ， 沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场 ， 粒子的一段径迹如图所示 ， 径迹上的每小段都可近似看成圆弧 ， 由于带电粒子使沿途空气电离 ， 粒子的能量逐渐减少。