第五节 洛仑兹力.ppt

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1、1.洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。一、洛伦兹力的概念二.实验验证1：安培力是 作用力，磁场对电流的电流是 形成的,电荷的定性移动所以磁场对 也有力的作用运动电荷电子束在磁场中的偏转阴极射线管结构示意图观察到的实验结果:实验验证2：洛伦兹力演示仪 两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强磁场工作原理：由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹三.洛伦兹力的大小导体横截面积为：S导体长度为：llI IFf f垂直电流方向的磁感应强度为：Bvf fv已知已知：每个自由电荷的电量为：q电荷定向移动的平均速率为：v导体中单位体积内自由电荷数为：nf f=B n q q

2、 s s v l lN=q qvBvBN导体中内自由电荷的总数量为：N洛伦兹力的大小：说明：1.上式成立的条件是vB；3.磁场对静止的电荷没有力的作用；2.当vB时，F洛=0；4.洛伦兹力对运动电荷始终不做功；2.洛仑兹力与安培力的关系：洛仑兹力是安培力的微观本质。安培力是洛仑兹力的宏观表现四.洛仑兹力的通式：1.大小：与磁感应强度B、电荷的运动速度v、电荷的电量q及速度与磁感应强度的夹角有关.若VB，则有：特点：洛伦兹力只改变运动电荷的速度方向，而不改变速度的大小。故洛伦兹力对带电粒子始终不做功N NS S五.洛伦兹力的方向：由左手定则判定B B磁感线从手心穿过（调整拇指和磁感线垂直）F F

3、+q+q手心：四指：+q的运动方向（-q的反方向）拇指：所受洛仑兹力方向I IF F-q洛伦兹力F的方向垂直于v和B二者所决定的平面1.显像管的工作原理（1）磁偏转：运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的 作用，运动方向发生偏转的现象。（2）扫描：电子束对荧光屏自左向右、自上而下 的运动称为电子扫描。行扫描 ：水平方向的扫描；帧扫描：竖 直方向的扫描；（3）工作原理：显像管是利用装在显像管颈部的偏转线圈产生的磁场来使电子束偏转的。六.洛伦兹力的应用2.回旋加速器原理图劳伦斯制造的世界第一台回旋加速器粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，但粒子绕圆周运动的周期_2.周期不变3.最大动能即粒子在回旋加速

4、器中获得的最大动能与q、m、B、r有关，与加速电压无关由：得：带电粒子在回旋加速器中的周期和最大动能交变电场的周期与粒子的旋转周期相同显像管工作示意图:返回返回总结总结3.速度选择器解：设粒子的电荷量为qF F电电f f则：f=F电 qvB=Eq解得：若：粒子做直线运动已知：匀强电场场强为E，匀强磁场磁感应强度为B，且粒子在场中做直线运动，求：粒子的速度v？S1S2-+-+-目前世界上正在研究一种新型发电机磁流体发电机，如图是它的示意图.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

5、电压.金属板上为什么会聚集电荷?图上电阻R中的电流方向如何?电荷在磁场中受洛仑兹力的作用发生偏转电阻R上电流方向从 下向上I I4.磁流体发电机美国物理学家霍尔于1879年在实验中发现，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。5.霍尔效应与霍尔元件:+-P N 6.6.质谱仪质谱仪质谱仪是研究物质同位素的仪器。RN：为粒子源P：为速度选择器B BF F+q-q F安是f洛的宏观表现 F洛是F安的微观本质应用概念大小方向与安培力关系1.显像管的工作原理2.回旋加速器原理图3.速度选择器4.磁流体发电

6、机5.霍尔效应与霍尔元件.6.质谱仪f=qvBsin(为B.v间的夹角）运动电荷在磁场中受到的作用力判断：判断：下列关于洛伦兹力的说法是否正确下列关于洛伦兹力的说法是否正确1.1.所有的电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用；所有的电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用；2.2.一切运动电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用一切运动电荷在磁场中都要受到洛伦兹力的作用3.3.只要运动电荷的电量相同、速度大小相同，在只要运动电荷的电量相同、速度大小相同，在 同一匀强磁场中运动，所受的洛伦兹力就相同；同一匀强磁场中运动，所受的洛伦兹力就相同；4.4.洛伦兹力对带电粒子不做功；洛伦兹力对带电粒子不做功；如图所示的

7、是磁场B、正电荷速度v和磁场对电荷作用力F三者方向的相互关系图，其中正确的是(F垂直于B与v决定的平面，B、F、v两两垂直)()F Fv vB BB BB BF Fv vA AF Fv vB BC Cv vF FB BD DD D判断下列各运动电荷所受洛仑兹力的方向：F垂直纸面向外F竖直向上F竖直向上 F竖直向上F斜向右下F垂直纸面向里1.当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则：A.带电粒子速度大小改变；B.带电粒子速度方向改变；C.带电粒子速度大小不变；D.带电粒子速度方向不变。（C.D）2.如图，在阴极射线管正上方水平放置一通有强电流的长直导线，则阴极射线

8、将：A.向纸内偏转；B.向纸外偏转；C.向下偏转；D.向上偏转；（D）阴极射线：高速电子流.（带负电）3.一个电子穿过某一空间而未发生偏转,则：A.此空间一定不存在磁场B.此空间可能有磁场，方向与电子速度平行C.此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直D.此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度垂直（B B、D D）4.设匀强磁场方向沿z轴正向，过0点带负电的运动粒子在磁场中受洛仑兹力f的方向沿y轴正向,如图所示,则该粒子速度方向为：A.可能沿x轴正方向B.可能沿x 轴负方向C.可能在xoz平面内D.可能在xoy平面内（A A、C C）fxyzoB5.如图所示，在匀强磁场中有一通电直导

9、线，电流方向垂直纸面向里，则直导线受到安培力的方向是：A.向上B.向下C.向左D.向右（C C）BF F6.（广东2009水平测试）如图所示，重力不计的带正电粒子水平向右进入匀强磁场，对该带电量粒子进入磁场后的运动情况，以下判断正确的是：A.粒子向上偏转B.粒子向下偏转C.粒子不偏转D.粒子很快停止运动（A A）B+qv讲与练：P86-88 （1）例题与应用（2）课后自主检测（3）红对勾课时作业24推导推导:粒子做匀速圆周运动所需的向心力粒子做匀速圆周运动所需的向心力 是由是由粒子所受的洛伦兹力提供的粒子所受的洛伦兹力提供的,所以所以说明说明:1、轨道半径和粒子的运动速率成正比。、轨道半径和粒子的运动速率成正比。2、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关。、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关。例题：如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直磁例题：如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直磁场边界自场边界自O O点射入匀强磁场中后分成了点射入匀强磁场中后分成了3 3束，其运动束，其运动轨迹如图，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计粒轨迹如图，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计粒子的重力作用，已知子的重力作用，已知OA=OC/2=OD/3OA=OC/2=OD/3，则这三束粒子，则这三束粒子的速率之比的速率之比 =