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1、3.5运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力知识回顾知识回顾判断下列图中安培力的方向：判断下列图中安培力的方向：FF电流是如何形成的？电流是如何形成的？磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电磁场对通电导线（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？荷的定向运动形成的，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。导体中的电流是由电荷的定向移动定向移动产生的阴极阴极阳极阳极狭缝狭缝荧光荧光板板电子电子束束实验验证实验验证阴极射线在磁场中的偏转阴极射线在磁场中的偏转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
2、时，电子的电子的运动轨迹运动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一、洛伦兹力一、洛伦兹力1 1、运动电荷在磁场中受到的、运动电荷在磁场中受到的力称为力称为洛洛伦伦兹力兹力. .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。洛伦兹（洛伦兹（18531928）洛伦兹，荷兰物理学洛伦兹，荷兰物理学家，家，首先提出磁场对首先提出磁场对运动电荷有作
3、用力的运动电荷有作用力的观点。观点。 洛伦兹创立了洛伦兹创立了经典电子论，提出了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，洛伦兹变换公式，19021902年与其学生塞曼年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政的卓著功勋，荷兰政府决定从府决定从19451945年起，年起，把他的生日定为把他的生日定为“洛洛伦兹节伦兹节”。u推理：推理：我们曾经用左手定则判定安培力的方向。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，大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用因此，可以用左手定则左手定则判定洛
4、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？思考思考二二.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、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿入手心，放入磁场中，让磁感线穿入手心，使四指指向使四指指向正电荷正电荷运动的方向，运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。所受洛伦兹力的方向。 2 2、 如果运动的是如果运动的是负电荷负电荷，则四，则四指指向指指向负电荷负电荷运动的运动的反方向反方向，那么拇
5、指所指的方向就是负电那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。荷所受洛伦兹力的方向。FFvNS下图中电子束的偏转方向？下图中电子束的偏转方向？1实验验证：实验验证：SN 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。课堂训练课堂训练q竖直向上竖直向上竖直向上竖直向上垂直纸面向内垂直纸面向内 垂直纸面向外垂直纸面向外判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 vvvv设有一段长为设有一段长为L，横截横截面积为面积为S的直导线，单位的直导线，单位体积内的自由电荷数为体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电
6、荷量每个自由电荷的电荷量为为q，自由电荷定向移动自由电荷定向移动的速率为的速率为v.这段通电导线这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应垂直磁场方向放入磁感应强度为强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，求洛伦兹力求洛伦兹力三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小IFvvvv(1)通电导线中的电流通电导线中的电流(2)通电导线所受的安培力通电导线所受的安培力(3)这段导线内的自由电荷数这段导线内的自由电荷数(4)每个电荷所受的洛伦兹力每个电荷所受的洛伦兹力L 1. F F洛洛= =qVB qVB ( VB( VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.当当V V与与B B成一角度成一角度
7、时时三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小V2V1 1. F F洛洛= =qVB qVB ( VB( VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.当当V V与与B B成一角度成一角度时时 F F洛洛= =qVBsinqVBsin 三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小思考与讨论思考与讨论（1 1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？ （2 2）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？ （3 3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？ F vF vF BF B洛伦兹力
8、方向与带电粒子运动方向洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直垂直只只改变改变粒子速度的粒子速度的方向方向，不改变不改变粒子速度的粒子速度的大小大小由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直， 所以所以洛伦兹力对运动电荷不做功洛伦兹力对运动电荷不做功小小 结结1 1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 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、洛伦兹力的方向：左手定则、洛伦兹力的方向：左手定则 F v F B F v F B 3 3、洛伦兹力大小：洛伦兹力大小： F F洛洛= =qVBsinqVBsin V
9、B VB F F洛洛= =qVBqVB VBVB F F洛洛= 0= 04 4、特点：洛伦兹力只改变速度的方向，不改变、特点：洛伦兹力只改变速度的方向，不改变 速度的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功速度的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功 1 1：为了研究某种放射源发出的未知射线，：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磁场中，射物理探究者把放射源置于匀强磁场中，射线分裂成线分裂成a a、b b、c c三束，请分析三束射线的三束，请分析三束射线的电性。电性。试证明：带电粒子具有速度 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。【知识应用】：v 速度选择器速度选择器2.（书98页
10、第三题）在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，该发电机的电动势是多大？(提示：复习第二章第二节电动势的有关知识。)3、（书98页第4题）如图所示，磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、
11、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。（1）图中A、B板哪一个是发电机的正极。NSNSNSNS 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电子束在磁场中的偏转转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束原理。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，而通电子束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过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。屏发光。四、显像管的工作原理四、显像管的工作原理四、电视显像管的工作原理四、电视显像管的工作原理 1 1、要是电子打在、要是电子打在A A点，偏转磁场点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么
12、方向？垂直纸面向外垂直纸面向外2 2、要是电子打在、要是电子打在B 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？垂直纸面向里垂直纸面向里3 3、要是电子打从、要是电子打从A A点向点向B B点逐渐移动，偏转磁场应点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小，先垂直纸面向外并逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐增大。然后垂直纸面向里并逐渐增大。电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描 在电视显像管的偏转区在电视显像管的偏转区在电视显像管的偏转区在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向中存在水平方向和竖直方向中存在水平方向和竖直方向中存在水平方向和竖直方向强弱和
13、方向都在不断变化的强弱和方向都在不断变化的强弱和方向都在不断变化的强弱和方向都在不断变化的偏转磁场，于是，电子枪发偏转磁场，于是，电子枪发偏转磁场，于是，电子枪发偏转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧光屏上的发出的电子束在荧光屏上的发出的电子束在荧光屏上的发出的电子束在荧光屏上的发光点不断移动，对图像进行光点不断移动，对图像进行光点不断移动，对图像进行光点不断移动，对图像进行扫描，扫描的路线如图所示，扫描，扫描的路线如图所示，扫描，扫描的路线如图所示，扫描，扫描的路线如图所示，从从从从a a a a开始，逐行进行，直到开始，逐行进行，直到开始，逐行进行，直到开始，逐行进行，直到b b b b，
14、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结果，我们就感觉到荧光屏结果，我们就感觉到荧光屏结果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了上整个都发光了上整个都发光了上整个都发光了。 课课 堂堂 练练 习习若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从O O点射入点射入. .则电子的运动轨迹则电子的运动轨迹? ?绕有绝缘的通电导线的铁环绕有绝缘的通电导线的铁环, ,电流方向如图所示电流方向如图所示. .向右偏转向右偏转向左偏转向左偏转向下偏转向下偏转向上偏转向上偏转 1 1 1 1、试判断下列运
15、动的带电粒子在磁场中所、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：受洛伦兹力的方向：受洛伦兹力的方向：受洛伦兹力的方向：课堂练习课堂练习2 2 2 2、带带带带电电电电量量量量为为为为q q q q的的的的粒粒粒粒子子子子，在在在在匀匀匀匀强强强强磁磁磁磁场场场场中中中中运运运运动，下面说法正确的是（动，下面说法正确的是（动，下面说法正确的是（动，下面说法正确的是（ ）A A A A、只只只只要要要要速速速速度度度度大大大大小小小小相相相相同同同同，所所所所受受受受的的的的洛洛洛洛伦伦伦伦兹兹兹兹力力力力就就就就
16、相相相相同同同同B B B B、如如如如果果果果把把把把q q q q改改改改为为为为q q q q，且且且且速速速速度度度度反反反反向向向向大大大大小小小小不不不不变变变变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变则所受的洛伦兹力大小、方向均不变则所受的洛伦兹力大小、方向均不变则所受的洛伦兹力大小、方向均不变C C C C、只只只只要要要要带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子在在在在磁磁磁磁场场场场中中中中运运运运动动动动，就就就就一一一一定定定定受受受受洛洛洛洛伦兹力作用伦兹力作用伦兹力作用伦兹力作用D D D D、带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子受受受受洛洛洛洛伦伦伦伦兹兹兹兹力力力力小小小小，则则
17、则则该该该该磁磁磁磁场场场场的的的的磁磁磁磁感感感感应强度小应强度小应强度小应强度小B B课堂练习课堂练习3 3、电子以初速度、电子以初速度v垂直进入垂直进入磁感应强度磁感应强度为为B B的的匀强磁场中匀强磁场中, ,则则( )( ) A A、磁场对电子的作用力始终不变、磁场对电子的作用力始终不变. . B B、磁场对电子的作用力始终不做功、磁场对电子的作用力始终不做功 C C、电子的速度始终不变、电子的速度始终不变. . D D、电子的动能始终不变、电子的动能始终不变BD课堂练习课堂练习C4 4、一长直螺线管通有交流电，一个电子、一长直螺线管通有交流电，一个电子以速度以速度v沿着螺线管的轴线
18、射入管内，则电子沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是：在管内的运动情况是：( ( ) ) A A、匀加速运动、匀加速运动 B B、匀减速运动、匀减速运动 C C、匀速直线运动、匀速直线运动 D D、在螺线管内来回往复运动、在螺线管内来回往复运动课堂练习课堂练习5 5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率将（端，则它滑至底端时的速率将（ ）A A、变大变大 B B、变、变小小 C C、不变不变 D D、条件不足，无法判断条件不足，无法判断B课堂练习课堂练习欣欣赏赏“极极光光”欣欣赏赏“极极光光”欣欣赏赏“极极光光”欣欣赏赏“极极光光”欣欣赏赏“极极光光”欣欣赏赏“极极光光”欣欣赏赏“极极光光”欣欣赏赏“极极光光”欣欣赏赏“极极光光”地磁场改变宇宙射线中带电粒子地磁场改变宇宙射线中带电粒子的运动方向的运动方向保护作用保护作用地磁场地磁场宇宙射线宇宙射线解解释释“极极光光”现现象象
