运动电荷在磁场中受到力PPT课件.ppt
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1、关于运动电荷在磁场中受到的力第一张,PPT共九十一页,创作于2022年6月电流是如何形成的?电流是如何形成的?思考思考磁场对通电导线(电流)有力的作用,而电流是电荷的定向磁场对通电导线(电流)有力的作用,而电流是电荷的定向运动形成的,由此你会想到了什么?运动形成的,由此你会想到了什么?磁场可能对运动电荷有力的作用磁场可能对运动电荷有力的作用。电荷的定向移动形成的电荷的定向移动形成的第二张,PPT共九十一页,创作于2022年6月 从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在南北两极从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在南北两极形成神秘莫测的极光?形成神秘莫测的极光?第三张,PPT共九十一页,创作于2022年6
2、月 电视机的内部显像管中,电子枪射出的是电视机的内部显像管中,电子枪射出的是一束细细的电子束,为什么整个屏幕都能发光一束细细的电子束,为什么整个屏幕都能发光?若在电视机附近放置一个很强的磁铁,电视?若在电视机附近放置一个很强的磁铁,电视画面将会出现颜色失真的现象,这又是为什么画面将会出现颜色失真的现象,这又是为什么?第四张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第五张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第六张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第七张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第八张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第九张,PPT共九十一页,创作于2022年6月阴极射
3、线管阴极射线管阴极阴极阳极阳极荧光屏荧光屏狭缝狭缝 若在阴阳两极间加上一高电压,阴极中的炽若在阴阳两极间加上一高电压,阴极中的炽热的金属丝发射出的电子束,将在荧光屏上激发热的金属丝发射出的电子束,将在荧光屏上激发出荧光。出荧光。第十张,PPT共九十一页,创作于2022年6月演示实验演示实验 实验现象实验现象实验现象实验现象:没有加磁场时,电子束直线前进;加:没有加磁场时,电子束直线前进;加了磁场后,电子束的运动径迹发生弯曲。了磁场后,电子束的运动径迹发生弯曲。第十一张,PPT共九十一页,创作于2022年6月当电子射线管的周围不存在磁场时,当电子射线管的周围不存在磁场时,电子的电子的运动轨迹运动
4、轨迹是是直线直线当电子射线管的周围存在磁场当电子射线管的周围存在磁场时,时,电子的电子的运动轨迹运动轨迹是是曲线曲线磁场对运动电荷有力的作用磁场对运动电荷有力的作用结论结论实验现象:实验现象:第十二张,PPT共九十一页,创作于2022年6月一、洛伦兹力一、洛伦兹力1 1、运动电荷在磁场中受到的力、运动电荷在磁场中受到的力称为称为洛仑兹力洛仑兹力.2.2.洛伦兹力与安培力的关系:洛伦兹力与安培力的关系:安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现。宏观表现。洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质。微观本质。第十三张,PPT共九十一页,创作于2022年6月洛伦兹(洛伦兹(18531928)洛
5、伦兹,荷兰物理学洛伦兹,荷兰物理学家,家,首先提出磁场对运首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点。动电荷有作用力的观点。洛伦兹创立了经典电子洛伦兹创立了经典电子论,提出了洛伦兹变换论,提出了洛伦兹变换公式,公式,19021902年与其学生年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋,荷兰政府的卓著功勋,荷兰政府决定从决定从19451945年起,把他年起,把他的生日定为的生日定为“洛伦兹节洛伦兹节”。第十四张,PPT共九十一页,创作于2022年6月u猜想:猜想:能不能用左手定则来判定?能不能用左手定则来判定?u推理:推理:我们曾经用左手定则判
6、定安培力的方向。大量定向我们曾经用左手定则判定安培力的方向。大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力,因此,可以用移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力,因此,可以用左左手定则手定则判定洛伦兹力的方向。判定洛伦兹力的方向。洛仑兹力洛仑兹力F F洛洛的方向如何确定?的方向如何确定?思考思考第十五张,PPT共九十一页,创作于2022年6月3、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的方向-左手定则左手定则v1 1、伸开左手,使大拇指和其余四指垂、伸开左手,使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内,把手放入磁场直且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线穿过手心,使四指指向中,让磁感线穿过手心,使四指指向正电荷正电
7、荷运动的方向,那么拇指所指运动的方向,那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。方向。2 2、如果运动的是如果运动的是负电荷负电荷,则四指,则四指指向指向负电荷负电荷运动的运动的反方向反方向,那么,那么拇指所指的方向就是负电荷所受拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。洛伦兹力的方向。FFv第十六张,PPT共九十一页,创作于2022年6月洛伦兹力的洛伦兹力的方向方向:vF F洛洛vF F洛洛第十七张,PPT共九十一页,创作于2022年6月SN 第十八张,PPT共九十一页,创作于2022年6月NS下图中电子束的偏转方向?下图中电子束的偏转方向?实验验证:实
8、验验证:实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。第十九张,PPT共九十一页,创作于2022年6月思考与讨论思考与讨论如图所示,若将电荷的运动方向和磁场的方如图所示,若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向,则洛伦兹力的方向是不是也跟向同时反向,则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向?着反向?结论:当电荷的运动方向和磁场方向同结论:当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时,时反向时,洛伦兹力方向不变洛伦兹力方向不变。vF F洛洛第二十张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第二十一张,PPT共九十一页,创作于2022年6月【典例典例1 1】(2010(2
9、010芜湖高二检测芜湖高二检测)匀强磁场中一个运动的带电粒子,匀强磁场中一个运动的带电粒子,受到洛伦兹力受到洛伦兹力F F的方向如图所示,的方向如图所示,则该粒子所带电性和运动方向可则该粒子所带电性和运动方向可能是能是A A粒子带负电,向下运动粒子带负电,向下运动 B B粒子带正电,向左运动粒子带正电,向左运动C C粒子带负电,向上运动粒子带负电,向上运动 D D粒子带正电,向右运动粒子带正电,向右运动【思路点拨思路点拨】应用左手定则判断洛伦兹力的方向时,四指指向正应用左手定则判断洛伦兹力的方向时,四指指向正电荷的运动方向,或指向负电荷运动的反方向电荷的运动方向,或指向负电荷运动的反方向.第二
10、十二张,PPT共九十一页,创作于2022年6月【标准解答标准解答】选选A.A.据左手定则,让磁感线穿过掌心,拇指指向据左手定则,让磁感线穿过掌心,拇指指向F F的方向,可判断出四指向上,这样存在两种可能:粒子带正的方向,可判断出四指向上,这样存在两种可能:粒子带正电向上运动或粒子带负电向下运动,故电向上运动或粒子带负电向下运动,故A A正确,正确,C C错误;而粒错误;而粒子左右运动不受力,故子左右运动不受力,故B B、D D错误,正确答案是错误,正确答案是A.A.第二十三张,PPT共九十一页,创作于2022年6月1 1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场,试判断、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场,
11、试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向这时粒子所受洛伦兹力的方向 +V VV V+V VV VV V+V VF FL+V V垂直纸面向外垂直纸面向外垂直纸面向里垂直纸面向里+V VF FLF FL LF FLFL=0FL=0课堂练习课堂练习:第二十六张,PPT共九十一页,创作于2022年6月 【变式训练变式训练2】为了研究某种放射源发出的为了研究某种放射源发出的未知射线,物理探究者把放射源置于匀强未知射线,物理探究者把放射源置于匀强磁场中,射线分裂成磁场中,射线分裂成a a、b b、c c三束,请分析三束,请分析三束射线的电性。三束射线的电性。a:带正电b:带负电C:电中性第二十七张,PPT共九十一
12、页,创作于2022年6月研究表明,洛伦兹力的大小与电荷的运动速度、研究表明,洛伦兹力的大小与电荷的运动速度、磁场的强弱以及二者的方向有关。磁场的强弱以及二者的方向有关。通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。的宏观表现。思考与讨论思考与讨论洛伦兹力的大小又与什么因素有关?洛伦兹力的大小又与什么因素有关?第二十八张,PPT共九十一页,创作于2022年6月?既然安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表既然安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。安培力大小等于各个带电粒子所受洛伦兹力的合力。现。安培力大小等于各个带电粒子所受洛伦兹力
13、的合力。我们如何由我们如何由FBIL推导出单个粒子所受洛伦兹力的大小公推导出单个粒子所受洛伦兹力的大小公式?说说你的大致思路。式?说说你的大致思路。vF洛伦兹力大小的推导:洛伦兹力大小的推导:第二十九张,PPT共九十一页,创作于2022年6月s 若导体单位体积内有若导体单位体积内有n个带电粒子,个带电粒子,粒子的电荷量为粒子的电荷量为q,定向移动速度为,定向移动速度为v,导体横截面积为,导体横截面积为S,则导体中电流,则导体中电流为为导体长度为导体长度为L,则导体中带电粒子个数为,则导体中带电粒子个数为 若把上述导体垂直放入磁感强度为若把上述导体垂直放入磁感强度为B的匀强磁场中,的匀强磁场中,
14、安培力大小等于各个带点粒子所受洛伦兹力的合力,安培力大小等于各个带点粒子所受洛伦兹力的合力,则每个粒子所受洛伦兹力大小为则每个粒子所受洛伦兹力大小为vLIS I=nqvSN=nSL(v B)第三十张,PPT共九十一页,创作于2022年6月洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点1 1 1 1、洛伦兹力的大小:、洛伦兹力的大小:、洛伦兹力的大小:、洛伦兹力的大小:(1)vBB,F F洛洛=0=0;(2)vBB,F F洛洛=q=qvB B2 2、洛伦兹力的方向:、洛伦兹力的方向:、洛伦兹力的方向:、洛伦兹力的方向:F F洛洛B BF F洛洛vF F洛洛v、B B平面平面3 3、洛伦兹力的效果:只改变运动电荷速
15、度的方向,、洛伦兹力的效果:只改变运动电荷速度的方向,不改变运动电荷速度的大小。不改变运动电荷速度的大小。重要结论:洛伦兹力永远不做功!重要结论:洛伦兹力永远不做功!(3)v与与B B成成时时,F F洛洛=q=qvBsinBsinv vv v第三十一张,PPT共九十一页,创作于2022年6月小结小结1 1、洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的作用力、洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现安培力是洛伦兹力的宏观表现 2 2、洛伦兹力方向的判断:、洛伦兹力方向的判断:左手定则左手定则FVFV,FB FB,F VF V、B B 所在的平面所在的平面负电荷的方向与正电荷的相反负
16、电荷的方向与正电荷的相反3 3、洛伦兹力的大小:、洛伦兹力的大小:V B 第三十二张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第三十三张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第三十四张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第三十五张,PPT共九十一页,创作于2022年6月第三十六张,PPT共九十一页,创作于2022年6月 电荷在电场中电荷在电场中电荷在电场中电荷在电场中一定一定一定一定要受到电场力的作用要受到电场力的作用要受到电场力的作用要受到电场力的作用运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中不一定不一定要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用要受到洛伦兹力的作用电场力电场力电
17、场力电场力F=qEF=qEF=qEF=qE洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力F=qF=qF=qF=qv vB B电场力方向与电场方向电场力方向与电场方向平行平行平行平行洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向洛伦兹力方向与磁场方向垂直垂直电场力对运动的电荷电场力对运动的电荷不一定不一定做功做功洛伦兹力对运动的电荷洛伦兹力对运动的电荷一定不一定不做功做功思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗?你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗?1 1 1 1、大小的不同:、大小的不同:2 2、方向的不同:、方向的不同:、方向的不同:、方向的不
18、同:3 3、作用关系的不同:、作用关系的不同:、作用关系的不同:、作用关系的不同:4 4、做功的不同:、做功的不同:、做功的不同:、做功的不同:第三十七张,PPT共九十一页,创作于2022年6月【典例典例2 2】(2009(2009广东高考广东高考)如图所如图所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、强度为并处于方向垂直纸面向外、强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中.质量为质量为m m、带电量为、带电量为+Q+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑的小滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块下滑的过程中,下列在滑块下滑的过程中,下列判断正确的是判断正确的是A.A
19、.滑块受到的摩擦力不变滑块受到的摩擦力不变B.B.滑块到达地面时的动能与滑块到达地面时的动能与B B的大小无关的大小无关C.C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D.BD.B很大时,滑块可能静止于斜面上很大时,滑块可能静止于斜面上第三十八张,PPT共九十一页,创作于2022年6月【思路点拨思路点拨】求解此题应把握以下三点:求解此题应把握以下三点:第三十九张,PPT共九十一页,创作于2022年6月【标准解答标准解答】选选C.C.据左手定则可知,滑块受到垂直斜面向下的洛据左手定则可知,滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力,伦兹力,C C对对.随着滑块速度的变化,洛伦兹力
20、大小变化,它对斜随着滑块速度的变化,洛伦兹力大小变化,它对斜面的压力大小发生变化,故滑块受到的摩擦力大小变化,面的压力大小发生变化,故滑块受到的摩擦力大小变化,A A错错.B.B越大,滑块受到的洛伦兹力越大,受到的摩擦力也越大,摩擦力越大,滑块受到的洛伦兹力越大,受到的摩擦力也越大,摩擦力做功越多,据动能定理,滑块到达地面时的动能就越小,做功越多,据动能定理,滑块到达地面时的动能就越小,B B错错.由由于开始时滑块不受洛伦兹力就能下滑,故于开始时滑块不受洛伦兹力就能下滑,故B B再大,滑块也不可再大,滑块也不可能静止在斜面上,能静止在斜面上,D D错错.第四十张,PPT共九十一页,创作于202
21、2年6月电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转电子束在磁场中的偏转原原理。电子束射向荧光屏就能发光,一束电子束理。电子束射向荧光屏就能发光,一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光,而通过偏转线只能使荧光屏上的一个点发光,而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。第四十三张,PPT共九十一页,创作于2022年6月显像管的工作原理显像管的工作原理 1、电子束是怎样实现偏转的?、电子束是怎样实现偏转的?思考与讨论思考与讨论2、在图、在图2.43中,如图所示中,如
22、图所示(1)要是电子打在)要是电子打在A点,偏转磁场点,偏转磁场应该沿什么方向?应该沿什么方向?(2)要是电子打在)要是电子打在B点,偏转磁场点,偏转磁场应该沿什么方向?应该沿什么方向?(3)要是电子束打在荧光屏上的)要是电子束打在荧光屏上的位置由中心位置由中心O逐渐向逐渐向A点移动,偏转点移动,偏转磁场应该怎样变化?磁场应该怎样变化?3、电子打在荧光屏上只能有一个亮点,为什么整个荧光屏都、电子打在荧光屏上只能有一个亮点,为什么整个荧光屏都能发光能?能发光能?第四十四张,PPT共九十一页,创作于2022年6月电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描 在电视显像管
23、的偏转区中存在电视显像管的偏转区中存在电视显像管的偏转区中存在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向强弱和在水平方向和竖直方向强弱和在水平方向和竖直方向强弱和在水平方向和竖直方向强弱和方向都在不断变化的偏转磁场,方向都在不断变化的偏转磁场,方向都在不断变化的偏转磁场,方向都在不断变化的偏转磁场,于是,电子枪发出的电子束在于是,电子枪发出的电子束在于是,电子枪发出的电子束在于是,电子枪发出的电子束在荧光屏上的发光点不断移动,荧光屏上的发光点不断移动,荧光屏上的发光点不断移动,荧光屏上的发光点不断移动,对图像进行扫描,扫描的路线对图像进行扫描,扫描的路线对图像进行扫描,扫描的路线对图像进行扫描
24、,扫描的路线如图所示,从如图所示,从如图所示,从如图所示,从a a开始,逐行进行,开始,逐行进行,开始,逐行进行,开始,逐行进行,直到直到直到直到b b b b,且每秒要进行,且每秒要进行,且每秒要进行,且每秒要进行50505050场扫描,场扫描,场扫描,场扫描,结果,我们就感觉到荧光屏上结果,我们就感觉到荧光屏上结果,我们就感觉到荧光屏上结果,我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。整个都发光了。整个都发光了。整个都发光了。第四十五张,PPT共九十一页,创作于2022年6月太阳磁暴太阳磁暴地磁场的磁层分布图地磁场的磁层分布图第四十六张,PPT共九十一页,创作于2022年6月宇宙射线宇宙射线 从太阳
25、或其他星体上,时从太阳或其他星体上,时刻都有大量的高能粒子流放出,刻都有大量的高能粒子流放出,称为称为宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇宙射线。这些高能粒子流。这些高能粒子流。这些高能粒子流。这些高能粒子流若都到达地球,将对地球上的生若都到达地球,将对地球上的生若都到达地球,将对地球上的生若都到达地球,将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存物带来危害。但由于地球周围存物带来危害。但由于地球周围存物带来危害。但由于地球周围存在磁场,在洛伦兹力的作用下,在磁场,在洛伦兹力的作用下,在磁场,在洛伦兹力的作用下,在磁场,在洛伦兹力的作用下,改变了宇宙射线中带电粒子的运改变了宇宙射线中带电粒子的运改变了宇宙
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