[课件]3.5 运动电荷在磁场中受到的力
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方正课件选修3-1人教版--3.5 运动电荷在磁场中受到的力
B
B O t
-B
（2）从B 开始至A连续变化（教材上）
B O -B
B
t
五、 典 例 分 析（下一节课任务------预习）
1、霍尔效应
（1）霍尔元件 2、速度选择器 （1）选择原理 （2）决定因素 3、磁流体发电机 （1）工作物质 （2）电动势 （3）无关因素 （2）霍尔电压
◆ 课 堂 小 结
一、f与F的关系 二、洛伦兹力的方向 三、洛伦兹力的大小
v B 时，
f qvB
角 时，
v
与
B
成
f qvB sin
（3） f qV B sin qV B （4）
f q V sin B qV B
V )
V sin V
B
)
V
B
B B sin
3. 三个场力的比较 （1）电荷在电场中?受到电场力，但 电荷在磁场中却?受到洛伦兹力； ① V=0 ②
手掌 四指
拇指
指向电流I方向
安培力F方向
4、四种信息的相互推断
V V
总结：三缺一 5、再论三个方向的关系
V f
f
（1）安培力F总是垂直于B、I决定的平面，但B与I可以不垂直；
（2）洛伦兹力f
f
B
v
f
★★★ 类 比
I
I
I
Fmax ILB
V
Fmin 0
四、电视显像管的工作原理
v B
（2）安培力可以对通电导线做功，但 洛伦兹力却永远不会对电荷做功 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小
四、电视显像管的工作原理
1. A三个特殊点 （1） A点 B向外 B竖直向上
B O t
-B
（2）从B 开始至A连续变化（教材上）
B O -B
B
t
五、 典 例 分 析（下一节课任务------预习）
1、霍尔效应
（1）霍尔元件 2、速度选择器 （1）选择原理 （2）决定因素 3、磁流体发电机 （1）工作物质 （2）电动势 （3）无关因素 （2）霍尔电压
◆ 课 堂 小 结
一、f与F的关系 二、洛伦兹力的方向 三、洛伦兹力的大小
v B 时，
f qvB
角 时，
v
与
B
成
f qvB sin
（3） f qV B sin qV B （4）
f q V sin B qV B
V )
V sin V
B
)
V
B
B B sin
3. 三个场力的比较 （1）电荷在电场中?受到电场力，但 电荷在磁场中却?受到洛伦兹力； ① V=0 ②
手掌 四指
拇指
指向电流I方向
安培力F方向
4、四种信息的相互推断
V V
总结：三缺一 5、再论三个方向的关系
V f
f
（1）安培力F总是垂直于B、I决定的平面，但B与I可以不垂直；
（2）洛伦兹力f
f
B
v
f
★★★ 类 比
I
I
I
Fmax ILB
V
Fmin 0
四、电视显像管的工作原理
v B
（2）安培力可以对通电导线做功，但 洛伦兹力却永远不会对电荷做功 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小
四、电视显像管的工作原理
1. A三个特殊点 （1） A点 B向外 B竖直向上
3.5运动电荷在磁场中受到的力_课件
思考
洛仑兹力F洛的方向如何确定？ 猜想：能不能用左手定则来判定？ 推理：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，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向。
二.洛伦兹力的方向----左手定则
v 1、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 放入磁场中，让磁感线穿入手心， 使四指指向正电荷运动的方向， 那么拇指所指的方向就使正电荷 所受洛伦兹力的方向。 2、 如果运动的是负电荷，则四 指指向负电荷运动的反方向， 那么拇指所指的方向就是负电 荷所受洛伦兹力的方向。
v⊥
v∥
（1）v∥B，F洛=0；
（2）v⊥B，F的方向：
F洛⊥B
F洛⊥v
F洛⊥vB平面
2、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速 度垂直，只改变运动电荷速度的方向，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！
课堂练习:
1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断 这时粒子所受洛伦兹力的方向
1、要是电子打在A点，偏转磁场 应该沿什么方向？ 垂直纸面向外 2、要是电子打在B点，偏转磁场 应该沿什么方向？ 垂直纸面向里 3、要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应 该怎样变化？ 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。
电视显像管中的扫描
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 出的电子束在荧光屏上的发 光点不断移动，对图像进行 扫描，扫描的路线如图所示， 从a开始，逐行进行，直到b， 且每秒要进行50场扫描，结 果，我们就感觉到荧光屏上 整个都发光了。
阳极
当电子射线管的周围不存在磁场时，
高一物理-3.5 运动电荷在磁场中受到的力
第5节 运动电荷在磁场中受到的力
一、洛伦兹力的方向和大小 1．洛伦兹力的定义 运__动__电__荷__在磁场中所受的作用力。
2．洛伦兹力的方向 (1)实验观察——阴极射线在磁场中的偏转。 ①没有磁场时电子束是一条 直线。 ②将一蹄形磁铁跨放在阴极射线管外面，电子流运 动轨迹发生 弯曲 。
(2)洛伦兹力方向的判断： 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，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。负电荷受力的方向与 正电荷受力的方向 相反 。
3．洛伦兹力的大小 (1)电荷量为 q 的粒子以速度 v 运动时，如果速度方向与 磁感应强度方向 垂直 ，则 F＝ qvB 。 (2)当电荷运动方向与 磁场 的方向夹角为 θ 时，F＝ _q_v_B_s_i_n_θ__。 (3)当电荷沿磁场方向运动(即 θ＝0 或 v∥B)时，F＝ 0 。
洛伦兹力与安培力的区别和联系
二、电视显像管的工作原理 1．构造：如图所示，由电子枪、 _偏__转__线__圈__和荧光屏组成。 2．原理 (1)电子枪 发射电子 。 (2)电子束在磁场中偏转 。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场， 其方向、强弱都在 不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点
(√)
(3)若电荷的速度方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
(√ )
(4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同时考虑电荷的电性。(√ )
(5)显像管中偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打在荧光屏上的
光点是不动的。
(√)
1．如图所示的磁感应强度 B、电荷的运动速度 v 和磁场对电
一、洛伦兹力的方向和大小 1．洛伦兹力的定义 运__动__电__荷__在磁场中所受的作用力。
2．洛伦兹力的方向 (1)实验观察——阴极射线在磁场中的偏转。 ①没有磁场时电子束是一条 直线。 ②将一蹄形磁铁跨放在阴极射线管外面，电子流运 动轨迹发生 弯曲 。
(2)洛伦兹力方向的判断： 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，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。负电荷受力的方向与 正电荷受力的方向 相反 。
3．洛伦兹力的大小 (1)电荷量为 q 的粒子以速度 v 运动时，如果速度方向与 磁感应强度方向 垂直 ，则 F＝ qvB 。 (2)当电荷运动方向与 磁场 的方向夹角为 θ 时，F＝ _q_v_B_s_i_n_θ__。 (3)当电荷沿磁场方向运动(即 θ＝0 或 v∥B)时，F＝ 0 。
洛伦兹力与安培力的区别和联系
二、电视显像管的工作原理 1．构造：如图所示，由电子枪、 _偏__转__线__圈__和荧光屏组成。 2．原理 (1)电子枪 发射电子 。 (2)电子束在磁场中偏转 。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场， 其方向、强弱都在 不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点
(√)
(3)若电荷的速度方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
(√ )
(4)判断电荷所受洛伦兹力的方向时应同时考虑电荷的电性。(√ )
(5)显像管中偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打在荧光屏上的
光点是不动的。
(√)
1．如图所示的磁感应强度 B、电荷的运动速度 v 和磁场对电
3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件(人教版选修3-1)
• 【跟踪发散】 1－1：一初速度为零的质 子(质量m＝1.67×10－27 kg，电荷量q＝ 1.6×10－19 C)，经过电压为1 880 V的电场 加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10－4 T的匀强磁场中，质子所受洛伦兹力多大？
解析： 2Uq 5 ＝ 6.0 × 10 m/s m
1 2 在加速电场中，由动能定理得 Uq＝ mv 故质 2
• (2)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，但也不能认为安 培力就简单地等于所有定向移动电荷所受 洛伦兹力的和，一般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紧密相关、不 可分割的必然联系，也有显著的区别．
• 解析： 静止在磁场中的电荷不可能受到 洛伦兹力，A错；尽管电场力对电荷可以做 功，但如果电荷在电场中不动或沿等势面 移动，电场力做功为零，B错；洛伦兹力的 方向与磁感线垂直，与运动方向垂直， C 错．只有D是正确的． • 答案： D
(1)速度选择器
• 3．洛伦兹力在现代科技中的应用
略不计，运动方向相同而速率不同的正粒 子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的 场区中，已知电场强度为 E，磁感应强度为 B，方向垂直于纸 面向里，若粒子运动轨迹不发生偏折(重力不计)，必须满足平 E E 衡条件：qBv＝qE，故 v＝B，这样就把满足 v＝B的粒子从速 度选择器中选择出来了．
• (2)磁流体发电机 • 目前世界上正在研究的一种新型发电机叫 磁流体发电机，它可以把气体的内能直接 转化为电能，如右图表示出了它的发电原 理：将一束等离子体(即高温下电离的气体， 含有大量带正电和带负电的微粒．而从整 体上来说是呈电中性)喷射入磁场，磁场中 有两块金属板A、B，则高速射入的离子在 洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集，使两 板间产生电势差，若平行金属板间距为d， 匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速 为v，气体从一侧面垂直磁场射入板间，不 计气体电阻，外电路电阻为R，则两板间最
3.5运动电荷在磁场中受到的力
11
12
二、洛伦兹力的方向 ——左手定则
磁场穿过掌心
四指指向
电流
大拇指指向
安培力
磁场
磁场穿过掌心
定向移动 的电荷
洛伦兹力
大拇指指向
正电荷的运动方向 负电荷运动反方向
四个手指怎 么摆放？
13
14
从左手定则可知，v与B方向垂直 时，F洛、B、v的方向两两垂直
F洛 B
v
15
若B和 v 的方向不垂直，F的方 向又如何确定？你能总结一下 F、B、v三者之间的关系吗？
8
观察现象：没有加磁场时，电子束的径迹如 何?加了磁场后，电子束的运动径迹发生怎样的 变化？
9
现象：没有加磁场时，电子束的径迹是直线；加了 磁场后，电子束的运动径迹发生了弯曲。
10
一、洛伦兹力
荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 1853—1928)
——运动电荷在磁场中 受到的作用力。
荷兰物理学家，他 是电子论的创始人、相 对论中洛伦兹变换的建 立者，并因在原子物理 中的重要贡献（塞曼效 应）获得第二届（1902 年）诺贝尔物理学奖。 被爱因斯坦称为“我们 时代最伟大，最高尚的 人”。
F洛
F安 N
B(nqvS)L nSL
qvB
(v B)
20
三、洛伦兹力的大小
电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速 度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受 的洛伦兹力为
F洛 qvB (v垂直B)
问题:若带电粒子不垂直射入磁场, 粒子受到的洛伦兹力又如何呢?
21
v2 v1
22
三、洛伦兹力的大小
当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方 向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹力大小为
12
二、洛伦兹力的方向 ——左手定则
磁场穿过掌心
四指指向
电流
大拇指指向
安培力
磁场
磁场穿过掌心
定向移动 的电荷
洛伦兹力
大拇指指向
正电荷的运动方向 负电荷运动反方向
四个手指怎 么摆放？
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从左手定则可知，v与B方向垂直 时，F洛、B、v的方向两两垂直
F洛 B
v
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若B和 v 的方向不垂直，F的方 向又如何确定？你能总结一下 F、B、v三者之间的关系吗？
8
观察现象：没有加磁场时，电子束的径迹如 何?加了磁场后，电子束的运动径迹发生怎样的 变化？
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现象：没有加磁场时，电子束的径迹是直线；加了 磁场后，电子束的运动径迹发生了弯曲。
10
一、洛伦兹力
荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 1853—1928)
——运动电荷在磁场中 受到的作用力。
荷兰物理学家，他 是电子论的创始人、相 对论中洛伦兹变换的建 立者，并因在原子物理 中的重要贡献（塞曼效 应）获得第二届（1902 年）诺贝尔物理学奖。 被爱因斯坦称为“我们 时代最伟大，最高尚的 人”。
F洛
F安 N
B(nqvS)L nSL
qvB
(v B)
20
三、洛伦兹力的大小
电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速 度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受 的洛伦兹力为
F洛 qvB (v垂直B)
问题:若带电粒子不垂直射入磁场, 粒子受到的洛伦兹力又如何呢?
21
v2 v1
22
三、洛伦兹力的大小
当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方 向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹力大小为
人教版高中物理运动电荷在磁场中受到的力ppt课件
（1）通电导线中的电流 I nqvS
（2）通电导线所受的安培力
F安 BIL B(nqvS)L
第三章 磁 场
v
Iv
F
v
v
洛伦兹力大小的推导
（1）通电导线中的电流 I nqvS
（2）通电导线所受的安培力
F安 BIL B(nqvS)L
（3）这段导线内的自由电荷数 N nSL
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
磁场对运动电荷有力的 作用
4
一、洛伦兹力：运动电荷在磁场 中受到的作用力叫做洛伦兹力 问题：为什么磁场对通电导线 有作用力？
安培力是洛伦兹力的宏观表现。 洛伦兹力是安培力的微观本质。
第三章 磁 场
磁场对电流有安培力的作 用,而电流是由电荷定向运 动形成的,且磁场对运动电 荷有洛伦兹力的作用.所以 磁场对电流的安培力就是 磁场对运动电荷的洛伦兹 力的宏观表现。
F洛
F安 N
B(nqvS)L nSL
qvB
第三章 磁 场
v
Iv
F
v
v
三、洛伦兹力大小
电荷量为q的粒子以速度v运动时,如 果速度方向与磁感应强度方向垂直, 那么粒子所受的洛伦兹力为 F洛=qvB (v垂直B） 问题:若带电粒子不垂直射入 磁场,电子受到的洛伦兹力又 如何呢?
F洛 qvBsin
场时所受的洛伦兹力的方向FBB Nhomakorabeav
v
F
甲
Ｆ垂直于纸面向外
B
v
乙
Ｆ垂直于纸面向外
B v
第三章 磁 场
思维提升：洛伦兹力的方向垂 直于v和B组成的平面
F洛 B v
丙
丁
第三章 磁 场
（2）通电导线所受的安培力
F安 BIL B(nqvS)L
第三章 磁 场
v
Iv
F
v
v
洛伦兹力大小的推导
（1）通电导线中的电流 I nqvS
（2）通电导线所受的安培力
F安 BIL B(nqvS)L
（3）这段导线内的自由电荷数 N nSL
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
磁场对运动电荷有力的 作用
4
一、洛伦兹力：运动电荷在磁场 中受到的作用力叫做洛伦兹力 问题：为什么磁场对通电导线 有作用力？
安培力是洛伦兹力的宏观表现。 洛伦兹力是安培力的微观本质。
第三章 磁 场
磁场对电流有安培力的作 用,而电流是由电荷定向运 动形成的,且磁场对运动电 荷有洛伦兹力的作用.所以 磁场对电流的安培力就是 磁场对运动电荷的洛伦兹 力的宏观表现。
F洛
F安 N
B(nqvS)L nSL
qvB
第三章 磁 场
v
Iv
F
v
v
三、洛伦兹力大小
电荷量为q的粒子以速度v运动时,如 果速度方向与磁感应强度方向垂直, 那么粒子所受的洛伦兹力为 F洛=qvB (v垂直B） 问题:若带电粒子不垂直射入 磁场,电子受到的洛伦兹力又 如何呢?
F洛 qvBsin
场时所受的洛伦兹力的方向FBB Nhomakorabeav
v
F
甲
Ｆ垂直于纸面向外
B
v
乙
Ｆ垂直于纸面向外
B v
第三章 磁 场
思维提升：洛伦兹力的方向垂 直于v和B组成的平面
F洛 B v
丙
丁
第三章 磁 场
人教版高中物理选修31：第三章 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件
二、洛伦兹力与电场力的比较
评
是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和
电场的力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的。
洛伦兹力
电场力
作用 对象
仅在运动电荷的速度方向 带电粒子只要处在电场
与 B 不平行时，运动电荷才 中，一定受到电场力
受到洛伦兹力
F＝qvBsinθ，方向与 B 垂
大Байду номын сангаас、
F＝qE，F 的方向与 E
2．原理 (1)电子枪__发__射_电__子_____。 (2)电子束在磁场中__偏__转__。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场， 其方向、强弱都在_不__断__变__化___，使得电子束打在荧光屏上的 光点从上向下、从左向右不断移动。 4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两 __对__线__圈__产生的。
第三章：磁场
§3.5 运动电荷在磁场中受到的力
★复习：
导
◆.磁场对电流有力的作用 ------(安培力FA)
◆.电荷的定向移动形成 ------(电流I)
I
分析:我们已经知道磁场对电流有力的作用， 那么磁场对运动电荷有力的作用吗？
导
1.通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识 洛伦兹力。
2.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 3.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应
例2.电子以速率V0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁 场中，则（ AC ）
A、磁场对电子的作用力始终不做功 B、磁场对电子的作用力始终不变 C、电子的动能始终不变 D、电子的动量始终不变
例3.如图所示，一个质量为m，电荷量为q的
B
【物理】3.5 磁场对运动电荷的作用力 课件(人教版选修3-1)
讨论:①当v⊥B时,θ=90°,sinθ=1,所以洛伦兹力f=qvB,即运动
方向与磁场垂直时,洛伦兹力最大. ②当v∥B时,θ=0°,洛伦兹力f=0,即运动方向与磁场方向平行 时,不受洛伦兹力.
二､洛伦兹力的应用
1.电视显像管的工作原理
(1)构造如图
(2)原理:阴极发射电子经过偏转线圈,偏转线圈产生的磁场和 电子运动方向垂直,电子受洛伦兹力发生偏转,偏转后的电
带电荷量是+q,小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在互相垂 直且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是E,磁 感应强度是B,小球与棒的动摩擦因数为μ,求小球由静止沿 棒下落的最大加速度和最大速度.
解析:此类问题属于涉及加速度的力学问题,必须得用牛顿第 二定律解决,小球受力分析如右图所示,根据牛顿第二定律列 出方程有
三､电视机显像管的工作原理
扫描:电视机显像管应用了电子束磁偏转的原理,使电子束
偏转的磁场是由两个线圈产生的,叫做偏转线圈,为了与显
像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成了鞍形.
知识梳理图
课堂互动探究
一､洛伦兹力
1.洛伦兹力的定义
定义:磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力.
2.洛伦兹力的方向的判断方法——左手定则
二､洛伦兹力大小的计算
例2:质量为0.1 g的小物块,带有5×10-4 C的电荷量,放在倾角
为30°的绝缘光滑斜面上,整个斜面置于0.5 T的匀强磁场
中,磁场方向如右图所示,物块由静止开始下滑,滑到某一位 置时,物块开始离开斜面(设斜面足够长,g取10 m/s2),问:
(1)物块带何种电荷? (2)物块离开斜面时的速度为多少? (3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少?
如果宇宙射线到达地球,将对地球上的生物带来危害.所幸的是由
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答案：由qvB=qE得，v=E/B
17 17
15:59 15:59
例6、[K97T4]如图所示，一个带正电荷量为q的小球处于垂直 纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为 B，若带电小球的质量 为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该( ) A.使B的数值增大 B.使磁场以速率v=mg/qB向上移动 C.使磁场以速率v=mg/qB向右移动 D.使磁场以速率v=mg/qB向左移动 答案:D
23 23
15:59 15:59
②使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的，这样的线圈叫做 偏转线圈。为了与显像管的管颈贴在一起，偏转线圈做成马鞍 形（上图）。
24 24
15:59 15:59
即学即练 例 8、 [Z61L3] 如果在电子射线管上方平行于管轴放置一根载 流导线，电流方向如图所示，电子射线将朝什么方向偏转? 电 流反向后情况如何? 想一想为什么禁止将磁铁靠近正在播放节 目的电视机?
答案：D
13 13
15:59 15:59
举一反三 [K97T1]下列说法中正确的是( ) A.运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场 B.如果把+q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大 小、方向均不变 C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向也一定与 电荷速度方向垂直 D.粒子在只受洛伦兹力作用时运动的动能不变
19 19
15:59 15:59
举一反三 1、[S61T5]一初速度为 0的质子，质量m=1.67×10-27kg，电荷 量q=1.6×10-19C，经过电压为U=1880V的电场加速后，垂直进 入磁感应强度为B=5.0×10-4T的匀强磁场中，质子所受洛伦兹 力为多大?
答案: 4.8×10-7N
---洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于 速度方向，因此，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度 的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功.
77
15:59 15:59
即学即练 例1、[Z60L1]在下图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均 为B，带电粒子的速率为v，带的电荷量均为q。试求出图中带 电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向。
99
15:59 15:59
例2、[Z60B1]下列说法中正确的是( ) A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的 作用 B.运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一 定为零 C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子 的速度 D.洛伦兹力对带电粒子不做功 答案：D
答案：D
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举一反三 1、[Z61B3]如右图所示为电视机显像管的偏转线圈的示意图, 圆 心黑点O未通电流时电子枪发射出的电子由纸内直射向纸外, 那 么接通电源，给偏转线圈加上图示方向电流时，电子束应( ) A.不偏转，仍打在O点 B.向左偏转 C.向上偏转 D.向下偏转 答案：D
答案:v=2mg/qB=20m/s
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二、电视显像管的工作原理 1、电视显像管应用了什么原理? ---电子束磁偏转的原理制成的。 2、如图(俯视图), 没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点. 为 使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。试问：
①如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点， 偏转磁场应该沿什么方向? ---偏转磁场应该垂直纸面向外.
柳林县鑫飞中学高二物理选修3-1
3.5 运动电荷在磁场中受到的力
主讲人：杨红兵
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学习目标 1、能说出什么是洛伦兹力; 2、会利用左手定则会判断洛伦兹力的方向; 3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计 算; 4、能记住电视机显像管的工作原理.
学习重点 利用左手定则会判断洛伦兹力的方向
学习难点 洛伦兹力大小的计算
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课前导读
如图所示为已经抽成真空的阴极射线管。当左右两个电极按 图示的极性连接到高压电源时，阴极会发射电子。电子在电场 的加速下飞向阳极。档板上有一个扁平的狭缝，电子飞过档板 后形成一个扁平的电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧 光，可以显示电子束的运动轨迹。观察实验发现在没有外磁场 时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电 子束运动轨迹发生了弯曲. 试问这是为什么？
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举一反三 [P98T3]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拉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。试证明带电粒子具有速度v=E/B，才能 沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
答案：ABC
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例 5、 [P98T4] 磁流体发电是一项新兴技术，图是它的示意图 . 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、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板哪一个是电源的正极? (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，这个 发电机的电动势是多大? 答案: (1)B板是发电机的正极； (2)Bvd
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2、[P98T5]如果电视机荧光屏上没有图像，只有一条水平亮线， 故障可能出现在哪里? 答案: 荧光屏上只有一条水平的亮线，说明电了束在竖直方向 的运动停止了. 故障可能是，在显像管的偏转区产生方向的磁 场的线圈上没有电流通过.
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例9、[S61T4]如图所示是电视机中偏转线圈的示意图，圆心O 处的黑点表示电子束，它由纸内向纸外而来，当线圈中通以图 示方向的电流时(两线圈通过的电流相同)，则电子束将( ) A.向左偏转 B.向右偏转 C.向下偏转 D.向上偏转
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②如果要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向? ---偏转磁场应该垂直纸面向里. ③如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动, 偏 转磁场应该怎样变化? --- 偏转磁场应该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. 特别说明： ①实际上，在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场， 其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光 点就像下图那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描。电子 束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做一场，电视机中每秒 要进行50场扫描，所以我们感到整个荧光屏都在发光；
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3、洛伦兹力F与粒子速度v、磁感应强度B的方向之间有何关系? ---F总垂直于B与v所在的平面，B与v可以垂直，可以不垂直.
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4、怎样来研究洛伦兹力的大小呢? ---如图，有一段长度为 L的通电导线，横截面积为 S，单位体 积中含有的自由电荷数为 n，每个自由电荷的电量为 q ，定向 移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应 强度为B的磁场中. 导体所受的安培力 F安=BIL 电流强度I的微观表达 I =nqSv 导体中含有的电荷数为 nLS
答案：BD
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例4、[K97T5]如图所示，在图中虚线所围的区域内，存在电场 强度为E的匀强电场和磁感应强度为 B的匀强磁场.已知从左方 水平射入的电子在通过该区域时未发生偏转，假设电子重力可 忽略不计，则在该区域中的E和B的方向可能是( ) A. E和B都沿水平方向，并与电子运动方向相同 B. E和B都沿水平方向，并与电子运动方向相反 C. E竖直向上，B垂直纸面向外 D. E竖直向上，B垂直纸面向里
答案：(1)F=qvB, 方向与v垂直斜向左上方; (2)F=qvB/2, 方向垂直纸面向里; (3)0; (4)F=qvB, 方向与v垂直斜向左上方.
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ห้องสมุดไป่ตู้
举一反三 [P98T1]试判断如图示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹 力的方向。
答案： A图中运动电荷所受洛伦兹力的方向在纸面向上; B图中运动电荷所受洛伦兹力的方向在纸面向下; C图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面指向读者 ; D图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面背离读者 .
答案：电子射线向下偏 . 因为电视显像管应用了电子束磁偏转 的原理，所以当磁铁靠近正在播放节目的电视机时磁铁的磁场 会影响电子的偏转使图像变形。
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举一反三 1、[K97T2]如图所示是一只阴极射线管，左侧不断有电子射出, 若在管的正下方放一通电直导线 AB ，发现射线的径迹往下偏 , 则( ) A.导线中的电流由A流向B B.导线中的电流由B流向A C.若要使电子管的径迹往上偏，可以通过改变AB中电流的方向 来实现 D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关 答案：BC
故 F洛 = F安 nLS BIL nqvSLB qvB nLS nLS
特别说明： ①式中力、磁感应强度、电荷量、速度的单位分别为牛顿(N)、 特斯拉(T) ,库仑(C)、米每秒(m/s)；
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②当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向夹角为θ时,电 荷所受的洛伦兹力大小为：F洛=qvBsinθ. 思考与讨论:根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向的关系， 请你推测: 洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响 ? 洛伦 兹力对带电粒子做的功是多少?
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2、[K97T7]如图所示，某空间存在着相互正交的匀强电场 E和 匀强磁场B，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸 面水平向里，E=10√3N/C，B=1T.现有一个质量为m=2×10-6kg， 电荷量 q=+2× 10 -6 C的液滴以某一速度进入该区域，恰能做匀 速直线运动，求这个速度的大小和方向.(g=10m/s2 )