《成才之路》2011高中物理 第三章第5节 磁场对运动电荷的作用力课件 新人教版选修3-1

是带电粒子在两种不同的场中受到的力， 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 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 带电粒子只要处在电 场中， 场中，一定受到电场 力 向或反向
作用
对象 大小、 大小、 方向 特点
解析：由题意知，要想得到以M为中点的亮线 为中点的亮线PQ， 解析 ： 由题意知 ， 要想得到以 为中点的亮线 ， 磁 场的感应强度B随时间 变化时， 应有方向改变，故 C、D错 场的感应强度 随时间t变化时， 应有方向改变， 、 错 随时间 变化时 对于A的变化图象 则只可能出现三个亮点． 的变化图象， 误．对于 的变化图象，则只可能出现三个亮点．故正确答 案为B. 案为 答案： 答案：B
在下图所示的各图中， 在下图所示的各图中，匀强磁 场的磁感应强度均为B， 场的磁感应强度均为 ，带电 粒子的速率均为v， 粒子的速率均为 ，带电荷量 均为q.试求出图中带电粒子 均为 试求出图中带电粒子 所受洛伦兹力的大小， 所受洛伦兹力的大小，并标 出洛伦兹力的方向． 出洛伦兹力的方向．
与v 解 析 ： (1) 因 v⊥B ， 所以 F ＝ qvB ， 方向 与 垂 直 斜 向 ⊥ 上． (2)v与B夹角为 °，取v与B垂直分量， 与 夹角为 夹角为30° 垂直分量， 与 垂直分量 故F＝qvBsin30°＝qvB，方向垂直纸面向里． ＝ ° ，方向垂直纸面向里． (3)由于 与B平行，所以不受洛伦兹力． 由于v与 平行 所以不受洛伦兹力． 平行， 由于 (4)v与B垂直，故F＝qvB，方向与 垂直斜向上． 与 垂直 垂直， 垂直斜向上． ＝ ，方向与v垂直斜向上 点评： 在计算洛伦兹力的大小时， 要注意v取与 取与B垂直 点评 ： 在计算洛伦兹力的大小时 ， 要注意 取与 垂直 的分量．洛伦兹力的方向垂直于 与 所决定的平面 所决定的平面． 的分量．洛伦兹力的方向垂直于v与B所决定的平面．
误区1：认为通电导体在磁场中一定受到安培力， 误区 ：认为通电导体在磁场中一定受到安培力，带电 粒子在磁场中一定受到洛伦兹力． 粒子在磁场中一定受到洛伦兹力． 点拨： 通过强化练习让学生明确， 点拨 ： 通过强化练习让学生明确 ， 当通电导体与磁场 平行时不受安培力作用；当带电粒子在磁场中静止或平行于 平行时不受安培力作用； 磁场方向运动时均不受洛伦兹力作用，这点与电场力不同， 磁场方向运动时均不受洛伦兹力作用，这点与电场力不同， 可见探究点2. 可见探究点
当θ＝0°或180°，即电荷运动方向与磁场方向平行时， ＝ ° ° 即电荷运动方向与磁场方向平行时， f洛＝0. 当θ＝90°，即电荷运动方向和磁场方向垂直时，f洛＝ ＝ ° 即电荷运动方向和磁场方向垂直时， Bqv(为最大值 ． 为最大值)． 为最大值 (4)洛伦兹力的方向：(用左手定则判 洛伦兹力的方向： 用左手定则判 洛伦兹力的方向 用左手定则判) 伸开左手， 使拇指与其余四个手指垂直 ， 并且都与手 伸开左手 ， 使拇指与其余四个手指垂直， 掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入， 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， 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． 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． 力的方向相反．
2．运动电荷在磁场中所受的力称为 洛伦兹力 ．
．通
安培力 电导线在磁场中所受的 ， 实际是洛伦兹力 的 宏观表现 ．由此我们可以推断运动电荷在磁场中所受洛 判定． 伦兹力的方向可以根据 左手定则 判定． 3．在匀强磁场中，当运动电荷速度方向与磁场方向垂 ．在匀强磁场中， 直时，运动电荷所受洛伦兹力F的大小取决于三个因素： 的大小取决于三个因素： 直时，运动电荷所受洛伦兹力 的大小取决于三个因素 电荷量q 、 速度 磁感应强度B 电荷量 速度V 和 磁感应强度 . 4．电视显像管应用了电子束 磁偏转 ． 的道理． 的道理． 电子束打在荧光屏上的位置在偏转磁场的控制下不断 扫描 移动， 移动，这在电视技术中叫做 ．
特别提醒： 特别提醒： ①洛伦兹力的方向总是垂直于B和v决定的平面． 洛伦兹力的方向总是垂直于 和 决定的平面． 决定的平面 因为洛伦兹力方向总是与速度方向垂直， ② 因为洛伦兹力方向总是与速度方向垂直 ， 所以洛伦 兹力一个重要特点就是对带电粒子不做功， 兹力一个重要特点就是对带电粒子不做功，它只会改变速度 的方向而不会改变速度的大小． 的方向而不会改变速度的大小．
关于电场力与洛伦兹力， 关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是 止在磁场中， 止在磁场中，有可能受到洛伦兹力
பைடு நூலகம்
(
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A．电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静 ．电荷只要处在电场中，就会受到电场力， B．电场力对在其电场中的电荷会做功，而洛伦兹力对 ．电场力对在其电场中的电荷会做功， 在磁场中的电荷却一定不做功 C．电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁 ．电场力与洛伦兹力一样， 感线上 D．只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用 ． 解析： 洛伦兹力方向总与磁场方向垂直， 解析 ： 洛伦兹力方向总与磁场方向垂直 ， 不会沿磁感 线方向． 线方向． 答案： 答案：BD
仅在运动电荷的速度方向 不平行时， 与B不平行时，运动电荷 才受到洛伦兹力
F＝qvBsinθ，方向与B垂 F＝qE，F的方向与E同 垂直， 直，与v垂直，用左手定
则判断 洛伦兹力永不做功 电场力可做正(或负) 电场力可做正(或负) 功
特别提醒： 特别提醒： 电荷在电场中不受电场力的位置， 电场强度一定为零； 电荷在电场中不受电场力的位置 ， 电场强度一定为零； 运动电荷不受洛伦兹力的位置，磁感应强度不一定为零． 运动电荷不受洛伦兹力的位置，磁感应强度不一定为零．
洛伦兹力对电荷永不做功， 洛伦兹力对电荷永不做功 ， 而安培力对导体棒可以做 这是否与安培力是洛伦兹力的宏观表现相矛盾？为什么？ 功．这是否与安培力是洛伦兹力的宏观表现相矛盾？为什么？ 答案： 不矛盾， 答案 ： 不矛盾 ， 因为洛伦兹力方向总是与速度方向垂 直，故不做功；而安培力方向总是与电流方向垂直，但不一 故不做功；而安培力方向总是与电流方向垂直， 定与导体的运动方向垂直，故可以做功 定与导体的运动方向垂直，故可以做功.
※
通过实验， 通过实验，观察阴极射线在磁场中的 偏转，认识洛伦兹力． 偏转，认识洛伦兹力．
会判断洛伦兹力的方向， ※ 会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦 ※ 兹力的大小． 兹力的大小． ※ 了解电子束的磁偏转原理以及在科学 技术中的应用. 技术中的应用.
电视机显像管中的电子只是细细的一束， 电视机显像管中的电子只是细细的一束 ， 为什么能使 整个屏幕发光？从宇宙深处射来的带电粒子， 整个屏幕发光？从宇宙深处射来的带电粒子，为什么不能直 射地球？为什么只在地球两极形成绚丽多彩的极光？……解 射地球？为什么只在地球两极形成绚丽多彩的极光？……解 开这些问题的钥匙就是本节学习的磁场对运动电荷的作用规 律．
(1)磁流体发电是一项新兴技术 ， 它可以把内能直接转 磁流体发电是一项新兴技术， 磁流体发电是一项新兴技术 化为电能． 化为电能． (2)根据左手定则，如下图中的B板是发电机正极． 根据左手定则，如下图中的 板是发电机正极 板是发电机正极． 根据左手定则
(3)磁流体发电机两极板间的距离为 ，等粒子体速度为 磁流体发电机两极板间的距离为d， 磁流体发电机两极板间的距离为 v，磁场磁感应强度为 ，则两极板间能达到的最大电势差 ，磁场磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U ＝Bdv.
误区3： 误区 ：对带电物体在复合场中运动是否考虑重力问题 把握不准． 把握不准． 点拨： 电子、质子、 粒子 粒子、 点拨：①电子、质子、α粒子、离子等微观粒子无特殊 说明一般不计重力，带电小球、尘埃、油滴、 说明一般不计重力，带电小球、尘埃、油滴、液滴等带电颗 粒无特殊说明一般要考虑重力．如果有具体数据， 粒无特殊说明一般要考虑重力．如果有具体数据，可通过比 较确定是否考虑重力． 较确定是否考虑重力． 注意重力、 电场力做功与路径无关， ② 注意重力 、 电场力做功与路径无关 ， 洛伦兹力始终 和运动方向垂直，永不做功的特点． 和运动方向垂直，永不做功的特点．
(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． 洛伦兹力 (2)洛伦兹力和安培力的关系： 通电导线在磁场中受到 洛伦兹力和安培力的关系： 洛伦兹力和安培力的关系 的安培力，实际上是在导线中定向运动的电荷所受到的洛伦 的安培力， 兹力的宏观表现． 兹力的宏观表现． (3)洛伦兹力的大小： 洛伦兹力的大小： 洛伦兹力的大小 F＝qvBsinθ(θ为电荷运动方向与磁感应强度方向的夹角 ＝ 为电荷运动方向与磁感应强度方向的夹角) 为电荷运动方向与磁感应强度方向的夹角
误区2：对洛伦兹力方向的判断不准确． 误区 ：对洛伦兹力方向的判断不准确． 点拨： 决定洛伦兹力方向的因素有三个： 电荷的电性 点拨 ： 决定洛伦兹力方向的因素有三个 ： (正、负 )、速度方向、磁感应强度的方向．当电荷电性一定 正 、速度方向、磁感应强度的方向． 其他两个因素中，如果只让一个因素相反， 时，其他两个因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力 方向必定相反；如果同时让两个因素相反， 方向必定相反；如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向 将不变． 将不变．
特别提醒： 特别提醒： 只要带电粒子的速率满足v＝，即使电性不同，电荷不 只要带电粒子的速率满足 ＝ 即使电性不同， 也可沿直线穿出右侧小孔，而其他速率的粒子要么上偏， 同，也可沿直线穿出右侧小孔，而其他速率的粒子要么上偏， 要么下偏，无法穿出． 要么下偏，无法穿出．因此利用这个装置可以用来选择某一 速率的带电粒子，故称为速度选择器 速率的带电粒子，故称为速度选择器.
(2008·黄冈高三调研)在电视机的显像管中，电子束的 ·黄冈高三调研 在电视机的显像管中， 在电视机的显像管中 扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图甲所示． 扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图甲所示．圆形 区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，而不加磁场时， 区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，而不加磁场时，电子束 将通过O点而打在屏幕的中心 点 将通过 点而打在屏幕的中心M点． 为了使屏幕上出现一条 点而打在屏幕的中心 以M为中心的亮线 ，偏转磁场的磁感应强度 随时间变化 为中心的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化 为中心的亮线 的规律应是乙中的 ( )
(1)平行板中电场强度 和磁感应强度 互相垂直，这种 平行板中电场强度E和磁感应强度 互相垂直， 平行板中电场强度 和磁感应强度B互相垂直 装置能把具有一定速度的粒子选择出来， 装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择 器． (2)带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器时的速度 带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器时的速度 是v＝ ＝ .(见下图 见下图) 见下图
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，下图甲中的 ．演示实验：电子射线管发出的电子束， 把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中， 径迹是 直线 ．把电子射线管放在蹄形磁铁的磁场中，如图 所示，电子束的径迹向 下 发生了偏转，若调换磁铁南北极 所示， 发生了偏转， 的位置，则电子束的径迹会向 上 偏转． 偏转． 的位置，
电视显像管应用了电子束磁偏转的道理． 电视显像管应用了电子束磁偏转的道理． 在偏转区的水平方向和竖直方向都加有偏转磁场， 在偏转区的水平方向和竖直方向都加有偏转磁场 ， 其 方向、强弱都在不断变化， 方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点 就不断移动，这在电视技术中叫做扫描．电子束从最上一行 就不断移动，这在电视技术中叫做扫描． 到最下一行扫描一遍叫做一场 使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的， 使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的 ， 叫做偏转 线圈． 线圈．