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1、洛仑兹力洛仑兹力 (1)、为什么通电导线在磁场中会受力的作用？ 不通电的为什么不行？ (2)、猜测原因： 通电导线中运动电荷受磁场力的作用 (3)、实验验证： 结论：安培力是大量运动电 荷受洛仑兹力的宏观合力。 1、洛仑兹力的讨论: 2、洛仑兹力大小推导: 由F=BIL出发证明 F洛=qvB 建立情景 S L I B 电子电量e、 单位体积内 自由电子数n 联系宏观微观数学推导 F=N F洛 I=neVS N=nSL =eVB 适用条件？ I B 安 F F 3、洛仑兹力方向：左手定则 -q -q 因洛仑兹力总与V垂直，所以 洛仑兹力永远不做功 【例1】磁流体发电机原理图如右。等离 子体高速从
2、左向右喷射，两极板间有如 图方向的匀强磁场。该发电机哪个极板 为正极？两板间最大电压为多少？ B R + 【例2】 半导体靠自由电子（带负电）和空穴（相当于 带正电）导电，分为p型和n型两种。p型中空穴为多数 载流子；n型中自由电子为多数载流子。用以下实验可 以判定一块半导体材料是p型还是n型：将材料放在匀强 磁场中，通以图示方向的电流I，用电压表判定上下两个 表面的电势高低，若上极板电势高，就是p型半导体； 若下极板电势高，就是n型半导体。试分析原因。 I 如图所示，在阴极射线管中电子流的方向由左向右， 其正上方放置一根通有方向向右的直流电的导线，则 阴极射线将 A、向下偏转 B、向上偏转
3、C、向纸外偏转 D、向纸内偏转 A 下列说法正确的是( ) A、运动电荷通过磁场时如只受洛化兹力作用，动能 一定不变 B、运动电荷通过磁场时，动能可能不变 C、洛仑兹力的方向一定垂直于B、V决定的平面 D、安培力是洛仑兹力的宏观表现 ABCD A 在环形铁环上绕有线圈，线圈通有电流I，一束电子 从纸里经铁环中心射向纸外，则发生偏转的情况是 A、向上偏转 B、向下偏转 C、向左偏转 D、向右偏转 BD 例：用绝缘细线吊着一个带电的金属球，将小球拉至 A点由静止释放，此后小球便沿着以悬点O为圆心， 以线长为半径的弧线在AB两点间反复来回摆动。小球 摆动过程中始终处于垂直纸面的稳定磁场中，C点是 其
4、摆动过程中的最低点，小球每次摆到最低点时， A、悬线的张力相同 B、小球的加速度相同 C、小球的动量相同 D、小球的动能相同 A O 带电粒子在无界匀强磁场中的运动 F洛=0 匀速直线运动 F洛=Bqv 匀速圆周运动 F洛=Bqv 等距螺旋（090） V/B VB v与B成角 在 只 有 洛 仑 兹 力 的 作 用 下 带电粒子在磁场中运动情况 研究 1、找圆心：方法 2、定半径： 3、确定运动时间： 注意：用弧度表示 几何法求半径 向心力公式求半径 利用vR 利用弦的中垂线 情境： C D B v 如图所示，在B=9.1x10-4T 的匀强磁场中，C、D是垂直 于磁场方向的同一平面上的两 点
5、，相距d=0.05m。在磁场中 运动的电子经过C点时的速度 方向与CD成=300角，并与 CD在同一平面内，问： (1)若电子后来又经过D点，则电子的速度大小是多少？ (2)电子从C到D经历的时间是多少？(电子质量 me=9.1x10-31kg，电量e=1.6x10-19C) 8.0x106m/s 6.5x10-9s 1、带电粒子在无界磁场中的运动 【例1】 如图直线MN上方有磁感应强度为B 的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与 MN成30角的同样速度v射入磁场（电子质量 为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距 多远？射出的时间差是多少？ MN B O v 答案为为射出点相距 时间时间
6、差为为 关键键是找圆圆心、找半径和用对对称。 2、带电粒子在半无界磁场中的运动 【例2】 一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上 的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60的方向 射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射 出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的 坐标。 y x o B v v a O/ 射出点坐标为（0， ） 例：一束电子（电量为e）以速度V0垂直射入磁感应强 度为B，宽为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与 电子原来入射方向成300角，求：电子的质量和穿过磁 场的时间。 B v0 e 30 d 2dBe/vd/3v 小结： 1、两洛伦磁力的交点即圆心 2、偏
7、转角：初末速度的夹角。 3、偏转角=圆心角 3、穿过矩形磁场区的运动 变化1：在上题中若电子的电量e，质量m，磁感应强 度B及宽度d已知，若要求电子不从右边界穿出，则初 速度V0有什么要求？ B e v0 d 小结：临界问题的分析方法 1、理解轨迹的变化（从小到大） 2、找临界状态： （切线夹角平分线找圆心） 变化2：若初速度向下与边界成 =60度角，则初速度有什么要求？ B v0 变化3：若初速度向上与边界成 =60度角，则初速度有什么要求？ 例：两板间（长为L，相距为L）存在匀强磁场，带 负电粒子q、m以速度V0从方形磁场的中间射入，要 求粒子最终飞出磁场区域，则B应满足什么要求？ Bv0
8、 q m L L Bv0 q m L L 情境： 已知：q、m、 v0、 d、L、B 求：要求粒子最终 飞出磁场区域，对 粒子的入射速度v0 有何要求？ 情境： 如图中圆形区域内存在垂直 纸面向外的匀强磁场，磁感应强 度为B，现有一电量为q，质量为 m的正离子从a点沿圆形区域的直 径射入，设正离子射出磁场区域 的方向与入射方向的夹角为600， 求此正离子在磁场区域内飞行的 时间及射出磁场时的位置。 a o 由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。 注:画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线 ）,偏角可由 求出。经历时间由 得出 r v R v O/ O 【例6】如图所示，一个质量为
9、m、电量为q的正离子 ，从A点正对着圆心O以速度v射入半径为R的绝缘圆 筒中。圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应 强度的大小为B。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次 后仍从A点射出，问发生碰撞的最少次数? 并计算此过程中正离子在磁场中运动的时间t ? 设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒 子的重力。 O Av0 B O Av0 B 【例7】圆心为O、半径为r的圆形区域中有一个磁 感强度为B、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场， 与区域边缘的最短距离为L的O处有一竖直放置 的荧屏MN，今有一质量为m的电子以速率v从左侧 沿OO方向垂直射入磁场，越出磁场后打在荧光 屏上之P点，如图所示，求
10、OP的长度和电子通过 磁场所用的时间。 O M N L A O P 练习: 已经知道，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异号电荷 .物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在 .1998年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空 ，寻找宇宙中反物质存在的证据.磁谱仪的核心部分如图所示，PQ、MN是 两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向与两板平行.宇宙射线中 的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ进入匀强磁场区，在磁场中发生偏 转，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕迹.假设宇宙射线中存在氢核、 反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速
11、度v从小孔O垂直PQ板进入 磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的a、b、c、d四点，已知氢核质量为m ，电荷量为e，PQ与MN间的距离为L，磁场的磁感应强度为B. （1）指出a、b、c、d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹?（不要求写 出判断过程） （2）求出氢核在磁场中运动的轨道半径； （3）反氢核在MN上留下的痕迹与氢核在MN上留下的痕迹之间的距离 是多少? 练习1. 一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v 垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中， 如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直 ，并垂直于图1中纸面向里. （1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距 离. （2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明: 直线OP与离子入射方向之间的夹角跟t的关系是 O B S v P
