运动电荷在磁场中所受的力ppt课件
合集下载
1.3.2 专题 带电粒子在有界磁场中的运动 课件-2023年高二物理人教版(2019)
②圆心角互补： 2θ+2 α= π,即θ+α= π/2
③半径关系：r=R/tanθ=Rtanα
④运动时间:t= 2θT/2 π= θT/ π
(2)不沿径向射入时，速度
o’
方向与对应点半径的夹角
相等（等角进出）
o
•
（3）非径向入射的距离和时间推论：
①若r 轨迹<R边界，当轨迹直径恰好是边界圆的一
条弦，此时出射点离入射点最远，且Xmax=2r，
角（弦切角）相等。若出射点到入射点之间距离为d，则
d=2R
1
t T
2
d=2Rsinθ
t
T
d=2Rsinθ
t T
【例1】水平直线MN上方有垂直纸面向里范围足够大的有界匀强磁场,磁感应强度为B,正、负电子同时从MN边界O点以与MN成45°角的相
同速率v射入该磁场区域(电子的质量为m,电荷量为e),正、负电子间的
射入筒内，射入时的运动方向与MN成30°角。当筒转过90°时，该粒
子恰好从小孔N飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，
则带电粒子的比荷为(
)
【变式训练】在真空中半径 r =3×10-2m的圆形区域内有一匀强磁场，磁场
的磁感应强度B=0.2 T，方向如图所示，一个带正电的粒子以v0=1×106 m/s
（3）到入射点最远距离：
①和边界相交时，离出射点最远距离是以出射点为端点的直径或半径。
②和边界相切时，离出射点最远的距离是以出射点和切点为端点的弦长。
【例1】(多选)如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，三个
质量和电荷量相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着
③半径关系：r=R/tanθ=Rtanα
④运动时间:t= 2θT/2 π= θT/ π
(2)不沿径向射入时，速度
o’
方向与对应点半径的夹角
相等（等角进出）
o
•
（3）非径向入射的距离和时间推论：
①若r 轨迹<R边界，当轨迹直径恰好是边界圆的一
条弦，此时出射点离入射点最远，且Xmax=2r，
角（弦切角）相等。若出射点到入射点之间距离为d，则
d=2R
1
t T
2
d=2Rsinθ
t
T
d=2Rsinθ
t T
【例1】水平直线MN上方有垂直纸面向里范围足够大的有界匀强磁场,磁感应强度为B,正、负电子同时从MN边界O点以与MN成45°角的相
同速率v射入该磁场区域(电子的质量为m,电荷量为e),正、负电子间的
射入筒内，射入时的运动方向与MN成30°角。当筒转过90°时，该粒
子恰好从小孔N飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，
则带电粒子的比荷为(
)
【变式训练】在真空中半径 r =3×10-2m的圆形区域内有一匀强磁场，磁场
的磁感应强度B=0.2 T，方向如图所示，一个带正电的粒子以v0=1×106 m/s
（3）到入射点最远距离：
①和边界相交时，离出射点最远距离是以出射点为端点的直径或半径。
②和边界相切时，离出射点最远的距离是以出射点和切点为端点的弦长。
【例1】(多选)如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，三个
质量和电荷量相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着
磁场对运动电荷的作用力 课件
(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．
3．洛伦兹力与电场力的比较
2．在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时， 由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与 电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的 平面．
3．由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂 直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电 荷速度的方向，不能改变速度的大小．
图3－5－2
有 Q＝nqL＝nq·vt，I＝Qt ，F 安＝BIL，故 F 安＝BQt L＝Bnqtvt·L＝Bqv·nL，洛伦兹力 F＝F 安/nL，故 F＝qvB.
上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦 兹力．
2．洛伦兹力和安培力的区别与联系
(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．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 (1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特 别注意电场力和洛伦兹力的分析．
(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情 况的结合．
(3)灵活选择不同的运动规律 ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受 力必然平衡，由平衡条件列方程求解．
磁场对运动电荷的作用力
一、洛伦兹力
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，如图甲中的径迹是
乙中一电条子直束线的径．迹把向电下子射发线生管了放偏在转蹄，形若磁调铁换的磁磁铁场南中北，极如的图位3置－，5－则1 电子束的径迹会向上偏转．
(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．
3．洛伦兹力与电场力的比较
2．在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时， 由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与 电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的 平面．
3．由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂 直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电 荷速度的方向，不能改变速度的大小．
图3－5－2
有 Q＝nqL＝nq·vt，I＝Qt ，F 安＝BIL，故 F 安＝BQt L＝Bnqtvt·L＝Bqv·nL，洛伦兹力 F＝F 安/nL，故 F＝qvB.
上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦 兹力．
2．洛伦兹力和安培力的区别与联系
(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．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 (1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特 别注意电场力和洛伦兹力的分析．
(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情 况的结合．
(3)灵活选择不同的运动规律 ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受 力必然平衡，由平衡条件列方程求解．
磁场对运动电荷的作用力
一、洛伦兹力
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，如图甲中的径迹是
乙中一电条子直束线的径．迹把向电下子射发线生管了放偏在转蹄，形若磁调铁换的磁磁铁场南中北，极如的图位3置－，5－则1 电子束的径迹会向上偏转．
人教版高二物理 选择性必修 第二册 第一章 第二节 磁场对运动电荷的作用力(共22张PPT)
最尊贵的人”。
一、复习 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载人教版（2019）高二物理 选择性必修 第二册 第一章 第二节 磁场对运动电荷的作用力(共22张PPT)
1、运用左手定则判断安培力的方向
FI
I F
2、磁场对电流有力的作用，电流是怎样形成的 呢？ ３、既然磁场对电流有力的作用，电流是由电 荷的定向移动形成的，那么我们是否可以想到 磁场对运动电荷也有作用力呢？
－
.v f. . .
－
v
.
f. 安培. 力是. 洛伦兹
F安力的宏观表现
三、洛伦兹力的方向、左手定则 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载人教版（2019）高二物理 选择性必修 第二册 第一章 第二节 磁场对运动电荷的作用力(共22张PPT)
f
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，让磁感线垂直穿过手心， 若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
三、洛伦兹力的方向－－－左手定则
试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
B
f
v
v
v
f
垂直纸面向外
1、可见：以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到的洛伦兹 力方向相反。
2、安培力方向由左手定则判断。我们知道安培力的方向既垂 直于磁场方向，又垂直于电流方向，同样也用左手定则判断洛 伦兹力f的方向也既垂直于磁场B的方向又垂直于电荷运动速度 v的方向
第二节 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载人教版（2019）高二物理 选择性必修 第二册 第一章 第二节 磁场对运动电荷的作用力(共22张PPT)
2025届高三物理一轮复习磁场对运动电荷的作用(53张PPT)
答案 AB
考向4 运动的周期性形成多解带电粒子在两个相邻磁场或电场、磁场相邻的空间内形成周期性的运动而形成多解。
【典例11】 (多选)(2022·湖北卷)在如图所示的平面内,分界线SP将宽度为L的矩形区域分成两部分,一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场,另一部分充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,SP与磁场左右边界垂直。离子源从S处射入速度大小不同的正离子,
解析 电子在磁场中都做匀速圆周运动,根据题意画出电子的运动轨迹,如图所示,电子1垂直射进磁场,从b点离开,则运动了半个圆周,ab即为直径,c点为圆心,电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经t2时间从a、b
答案 A
考向2 带电粒子在平行边界磁场中的运动平行边界(存在临界条件,如图所示)。
【典例4】 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,宽度为d,边界为CD和EF。一电子从CD边界外侧以速率v0垂直射入匀强磁场,入射方向与CD边界间夹角为θ。已知电子的质量为m,电荷量为e,为使电子能从磁场的另一侧EF射出,求:(1)电子的速率v0至少多大?(2)若θ角可取任意值,v0的最小值是多少?
答案 C
1.洛伦兹力的特点:洛伦兹力不改变带电粒子速度的_______,只改变带电粒子速度的方向。2.粒子的运动性质。(1)若v0∥B,则粒子不受洛伦兹力,在磁场中做_____________。(2)若v0⊥B,则带电粒子在匀强磁场中做_____________。
考点2 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
平面
0
qvB
(1)带电粒子在磁场中的速度不为零,一定受到洛伦兹力作用( )(2)洛伦兹力对运动电荷不做功( )(3)同一带电粒子在A处受到的洛伦兹力大于在B处受到的洛伦兹力,则A处的磁场一定大于B处的磁场( )
高中物理教科版选修31课件：第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力
对洛伦兹力的理解
1．对洛伦兹力方向的理解 (1)决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、 速度方向、磁感应强度的方向。当电荷电性一定时，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，则洛伦兹力方向将不变。
(2)在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时，由左手 定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动 方向垂直，即洛伦兹力垂直于 v 和 B 两者所决定的平面。
[答案] C
1．在下列选项的四个图中，标出了匀强磁场的磁感应强度 B 的 方向、带正电的粒子在磁场中速度 v 的方向和其所受洛伦兹 力 F 洛的方向，其中正确表示这三个方向关系的图是 ( )
解析：根据左手定则可知 A 图中洛伦兹力方向向下，故 A 错 误；B 图中洛伦兹力的方向向上，故 B 正确；C 图中洛伦兹 力方向应该垂直纸面向外，故 C 错误；D 图中洛伦兹力方向 应该垂直纸面向里，故 D 错误。 答案：B
C．向西
D．向北
解析：地球赤道上空地磁场的磁感线方向由南向北，射向赤道
的带正电粒子垂直于地面向下，根据左手定则可判断带正电的
粒子受力向东，A 正确。 答案：A
3．带电荷量为＋q 的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确
的是
()
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
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，磁场方向一定
与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
解析：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒 子速度的方向有关。例如，当粒子速度与磁场垂直时，F＝qvB， 当粒子速度与磁场平行时，F＝0。又由于洛伦兹力的方向永远与 粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也 不同，所以 A 选项错。因为＋q 改为－q 且速度反向时所形成的 电流方向与原＋q 运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛 伦兹力方向不变，再由 F＝qvB 知大小不变，所以 B 选项正确。 因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所 以 C 选项错。因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不 做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒 子速度的方向不断改变，所以 D 选项错。 答案：B
运动电荷电流在磁场中所受的力
1
1
2
当电流不变时， A I d I (2 1) 1
1、2分别是在1和2位置时经过线圈旳磁通量。
在匀强磁场中，一种任意载流回路在磁场中变化位 置或变化形状时，磁力旳功（或磁力矩旳功）亦为
A I
3、对于变化旳电流或非匀强场
A 2 Id 或 A 2 Md
1
1
显示正电子存在 旳云室照片及其 摹描图
正电子
B
电子
1930年狄拉克预 言自然界存在正
铝板 电子
（3）假如v0 与 B 斜交成角
v// v0 cos v v0 sin
粒子作螺旋运动
R mv T 2m
qB
qB
d
v//T
v//
2m
qB
v
v0
•
v//
B
0
应用 磁聚焦
磁聚焦
在均匀磁场中点A发射一束初速度相差不大旳带电 粒子,它们旳运动方向与磁场方向之间旳夹角不同, 但都较小,这些粒子沿半径不同旳螺旋线运动,因螺 距近似相等,相交于屏上同一点(A’),此现象称为 磁聚焦 .
Ek
mv 2
2
q2 B2 R02 2m
我国于 1994年建成 旳第一台强 流质子加速 器 ，可产生 数十种中短 寿命放射性 同位素 .
3 霍耳效应(了解)
B
霍耳电压U H Fm
RH
IB d
b
d
vd+
++
+q
+
+
- - - - - I
UH
Fe
qEH qvd B I qnvd S qnvdbd
在受控热核反应中用来约束等离子体
人教版2019高中物理选择性必修第二册 磁场对运动电荷的作用力(课件)39张ppt
所以D错误；故选B。
２.阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现如图所示的一
条亮线。要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上沿(
A
B
)
z轴正方向的磁场
B y轴负方向的磁场
C x轴正方向的磁场
D
y轴正方向的磁场
【解析】若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴正方向，亮线向y轴正方
生命带来灾难，地球也因此无法孕育生命。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方
向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是（ D ）
A．地磁场直接把高能带电粒子给反射回去
B．只有在太阳内部活动剧烈时，地磁场才对
射向地球表面的宇宙射线有阻挡作用
C．地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球
第一章 安培力与洛伦兹力
§1.2
磁场对运动电荷的作用力
复 习
1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向？
大小：F＝BILsinθ
2、电流是如何形成的？
方向：左手定则
电荷的定向移动形成的
3、由上述的两个问题你能够想到什么？
磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用
力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。
(5)显像管中偏转线圈中的电流恒定时，电子打在荧光屏上的位置是不变的。( √ )
(6)当判断运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力时，要让四指指向电荷的运动方
向。(×)
４．科学家预言，自然界存在只有一个磁极的磁单极子，磁单极子N的磁场分布如图
甲所示，它与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似。假设磁单极子N和正点电荷Q
运动方向与电场力的方向无关；由甲图中洛仑兹力方向，根据左手定则可知，从上往下看，带电小
２.阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现如图所示的一
条亮线。要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上沿(
A
B
)
z轴正方向的磁场
B y轴负方向的磁场
C x轴正方向的磁场
D
y轴正方向的磁场
【解析】若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴正方向，亮线向y轴正方
生命带来灾难，地球也因此无法孕育生命。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方
向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是（ D ）
A．地磁场直接把高能带电粒子给反射回去
B．只有在太阳内部活动剧烈时，地磁场才对
射向地球表面的宇宙射线有阻挡作用
C．地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球
第一章 安培力与洛伦兹力
§1.2
磁场对运动电荷的作用力
复 习
1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向？
大小：F＝BILsinθ
2、电流是如何形成的？
方向：左手定则
电荷的定向移动形成的
3、由上述的两个问题你能够想到什么？
磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用
力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。
(5)显像管中偏转线圈中的电流恒定时，电子打在荧光屏上的位置是不变的。( √ )
(6)当判断运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力时，要让四指指向电荷的运动方
向。(×)
４．科学家预言，自然界存在只有一个磁极的磁单极子，磁单极子N的磁场分布如图
甲所示，它与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似。假设磁单极子N和正点电荷Q
运动方向与电场力的方向无关；由甲图中洛仑兹力方向，根据左手定则可知，从上往下看，带电小
磁场对运动电荷的作用力ppt课件
连接到高压电两极时，阴极会发射
电子。电子在电场的加速下飞向阳极。
1、没有磁场时，观察电子束如何偏转
2、如果在电子束的路径上施加磁场，
电子束的径迹是否会发生弯曲？如果
改变磁场方向呢？
教学分析
Teaching Analysis
视频：观察电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
从图中可以看出，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。
教学分析
Teaching Analysis
1.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？
垂直纸面向外
2.要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方
向？
垂直纸面向里
3.要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐
电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
现象：
1.在电子束的路径上施加磁场，电子束的径迹会发生弯曲
2.改变磁场方向，电子束会向相反方向弯曲
实验表明：电子束受到磁场的力的作用，径迹发生了弯曲。
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力(Lorentz force)。通电
导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力 的宏观表现。
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
叫作速度选择器。
教学分析
Teaching Analysis
1.试证明带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚
线路径通过这个速度选择器.
2.带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，右端水平进入磁
电子。电子在电场的加速下飞向阳极。
1、没有磁场时，观察电子束如何偏转
2、如果在电子束的路径上施加磁场，
电子束的径迹是否会发生弯曲？如果
改变磁场方向呢？
教学分析
Teaching Analysis
视频：观察电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
从图中可以看出，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。
教学分析
Teaching Analysis
1.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？
垂直纸面向外
2.要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方
向？
垂直纸面向里
3.要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐
电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
现象：
1.在电子束的路径上施加磁场，电子束的径迹会发生弯曲
2.改变磁场方向，电子束会向相反方向弯曲
实验表明：电子束受到磁场的力的作用，径迹发生了弯曲。
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力(Lorentz force)。通电
导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力 的宏观表现。
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
叫作速度选择器。
教学分析
Teaching Analysis
1.试证明带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚
线路径通过这个速度选择器.
2.带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，右端水平进入磁
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
磁场对运动电荷的作用洛伦兹力分解课件
洛伦兹力在磁场束缚中的应用
等离子体束缚
在核聚变等离子体实验中，洛伦兹力可以用于束缚等离子体，使其 保持稳定并防止热失控。
磁场重联
在磁场重联过程中，洛伦兹力起着关键作用，它决定了磁场的演变 过程和能量释放机制。
电流驱动
洛伦兹力在产生电流驱动方面具有重要应用，例如在空间科学实验中 ，可以利用洛伦兹力驱动电流，以研究地球磁场的动态变化。
洛伦兹力的方向
根据左手定则，可以判 断洛伦兹力的方向。
洛伦兹力实验的装置和操作步骤
装置：磁场装置、粒子源、粒子速度控 制装置、粒子轨迹显示装置等。
3. 分析实验数据，得出结论。
2. 视察粒子轨迹的变化，记录不同速度 下粒子的轨迹。
操作步骤
1. 将粒子源置于磁场中，调整粒子速度 控制装置，使粒子以不同的速度在磁场 中运动。
洛伦兹力的大小和方向
大小
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量 、速度和磁感应强度成正比，与夹角 的正弦值成正比。
方向
洛伦兹力的方向由左手定则确定，即 伸开左手，让磁感应线穿过掌心，四 指指向带电粒子的运动方向，大拇指 所指方向即为洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的重要意义
洛伦兹力是研究带电粒子在磁场中运动的重要工具，对于理解电磁场的基本性质和 带电粒子的运动规律具有重要意义。
公式表示
角速度 = 洛伦兹力 / (转动惯量)，其中洛伦兹力是磁场对运动电荷的作 用力，转动惯量是电荷旋转运动的惯性。
03 洛伦兹力的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解是理解其作用机制的基础，通过分解可以更好地 理解洛伦兹力对运动电荷的作用。
在直角坐标系中，洛伦兹力可以分解为三个分量，分别是$F_{x}$、$F_{y}$和 $F_{z}$，分别表示在x、y和z方向上的作用力。每个分量的表达式和物理意义都 不同，但它们共同作用在运动电荷上，产生洛伦兹力的效果。
磁场对运动电荷的作用力高中物理课件
第2节 磁场对运动电荷的作用力第一章人教版 高中选择性必修第二册新课导入磁场对通电导线有作用力，电流是如何形成的，你有什么启发？磁场可能对运动电荷有力的作用。
洛伦兹力大小和方向有什么规律？安培力洛仑兹力磁场对电流的作用磁场对运动电荷的作用因果微观原因宏观表现磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。
PART 01洛伦兹力的方向猜想：磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
如何用实验验证这一猜想？实验现象：实验表明：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
力的方向。
F 既与B 垂直又与v 垂直，即垂直于B 和v 所确定的平面，但B 与v 不一定垂直。
v 1v 2++洛伦兹力对物体的运动能起到什么作用？洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。
洛伦兹力与安培力有哪些联系和区别？答案 (1)联系：安培力是通电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，而洛伦兹力是安培力的微观本质。
(2)区别：洛伦兹力始终垂直于速度方向，只改变速度的方向，不改变速度的大小，对带电粒子不做功。
但安培力却可以对导体做功。
辨析(1)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力。
( )(2)用左手定则判断洛伦兹力方向时“四指的指向”与电荷运动方向相同。
( )(3)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零。
( )√××(多选)(2023·河南周口高二开学考试)下列图中关于各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子电性的判断正确的是例1√√PART 02洛伦兹力的大小伦兹力的大小吗？- - - - - - - - - - - -你能根据洛伦兹力与安培力关系，尝试推导速度垂直入射磁场时受到的洛伦兹力的大小吗？I=nqsvN=nLs每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：qvB nSLLnqvS B N F F ===)(安洛F=BILIF 安F 洛安培力洛伦兹力F 安=N·F 洛若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？vB 11B ┴sin F qvB qvB θ⊥==洛vv v 11┴sin F qv B qvB θ⊥==洛01F ＝qvB sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角：①当θ＝90°时，v ⊥B ，sin θ＝1，F ＝qvB ，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。
运动电荷在匀强磁场中受的力课件
3．特点 洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎 么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功， 它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小．
关于电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛伦 兹力三者之间的方向关系如图所示，其中正确的是 ( )
解题必备：
解答本题可按以下思路分析：
仅在运动电荷的速度方向 带电粒子只要处在 作用对象 与 B 不平行时，运动电荷 电场中，一定受到 才受到洛伦兹力 电场力
大小 方向 特点
F 洛＝qvBsin θ，方向与 B 垂直，与 v 垂直，用左手 定则判断 洛伦兹力永不做功
F 电＝qE，方向与 E 同 向或反向 电场力可做正(或负)功
3.洛伦兹力与安培力的关系 安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观 解释．
大小，对电荷不做功． 3．洛伦兹力的大小
v⊥B 时，F＝qvB. (1)当_______ v∥B 时，F＝0. (2)当_______ qvBsin θ (3)当 v 与 B 成 θ 角时，F＝_____________ .
电视显像管的工作原理 1．构造
偏转线圈 如图所示， 电视显像管由电子枪、 ________和荧光屏组成．
(3)×
(4)×
(5)√
洛伦兹力的方向 1．遵守法则 同安培力一样，洛伦兹力的方向遵守左手定则． 2．F、B、v 三者方向间关系 洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即 洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定 的平面，F、B、v 三者的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但 B 与 v 不一定垂直．
A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
思考以下问题： 1、电子束打在荧光屏上的A点， 偏转磁场的方向？ 2、电子束打在荧光屏上的B点， 偏转磁场的方向？ 3、使电子束打在荧光屏上的位 置由B逐渐向A移动，偏转磁场应 怎样变化？
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。
例3.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂 直的方向射向赤道上空的某一点，则这些
质子在进入地球周围的空间时，将B( )
A.竖直向下沿直线射向.
B.相对于预定地面向东偏转.
C.相对于预定点稍向西偏转.
D.相对于预定点稍向北偏转.
五、洛伦兹力的其他应用
2．速度选择器 (1)平行板中电场强度 E 和磁感应强度 B 方向互相垂直．这种装 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．
【猜想】磁场可能对运动电荷有力的作用。
探究一:磁场是否对运动电荷也有作用力呢?
演 示 ： 阴 极 射 线 在 磁 场 中 的 偏 转 思考与讨论：在这个实验当中观察到了什么现象？ 根据这个现象能得出什么结论？
实验现象：
实验现象：没有加磁场时，电子束直线前进； 加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。
观看极光视频 【思考】从宇宙深处射来的带电粒子为
什么只在地球的两极引起极光？
选修3-1第三章 磁场
回顾复习：
1、安培力的定义： 磁场对通电导线的作用力
方向的判断： 左手定则 大小的计算： F＝
ILBsinθ N
S
显示电场线
闭合开关
2、电流是如何形成的？
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的 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，由此你想到了什么？
由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方
向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求
（1）通电导线中的电流 I nqvS
v
（2）通电导线所受的安培力
F安 BIL B(nqvS)L
Iv
（3）这段导线内的自由电荷数N nSL F
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
v
F洛
F安 N
B(nqvS)L nSL
(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 qE＝qvB， 即 v＝BE.
(3)从力的角度看：静电力与洛伦兹力平衡，即 Eq＝Bqv0. (4)从速度的角度看：v0 的大小等于 E 与 B 的比值，即 v0＝BE.可知 速度选择器只对选择的粒子速度有要求，而对粒子的质量、电荷量大 小及正、负无要求．
当外电路断开时，电源电动势 E＝U＝Bdv，电源内阻 r＝ρSd. 当外电路接通时，R 中的电流为 I＝R＋E r＝RB＋dρvSd＝RBSd＋vSρd.
S
N
速度选择器 例 3、如图为速度选择器示意图，若使之正常工作，则以下叙述 正确的是( C ) A．P1 的电势必须高于 P2 的电势 B．从 S2 出来的只能是正电荷，不能是负电荷 C．如果把正常工作时的 B 和 E 的方向都改变为原来的相反方 向，选择器同样正常工作 D．匀强磁场的磁感应强度 B、匀强电场的电场强度 E 和被选择 的速度 v 的大小应满足 v＝BE
四指—— ①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向 大拇指——
v F
所受洛伦兹力的方向
例1.试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向.带电
粒子的电性或带电粒子的运动方向.
v
v
v
F
F
F
粒子垂直于纸 所受洛伦兹力垂
面向里运动
直于纸面向外
三、洛伦兹力的大小
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积 内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自
(5)当 v>BE时，粒子向 F′方向偏转，F 做负功，粒子的动能减小， 电势能增大．
(6)当 v<BE时，粒子向 F 方向偏转，F 做正功，粒子的动能增大， 电势能减小．
2．磁流体发电机
磁流体发电机原理示意图如图所示，A、B 为平行金属板，板间 有竖直方向的匀强磁场．让等离子体沿平行板高速射入，在洛伦兹力 作用下，正、负离子将向 B、A 板偏转，在两板间产生了电势差，形 成了电场，当离子受到的静电力等于洛伦兹力时，离子不再偏转，两 极板间形成稳定的电势差 U，设离子的速度为 v，所带的电荷量为 q， 磁感应强度为 B，板间距离为 d，由 F 电＝F 洛得 qE＝qvB，即 qUd ＝qvB， 故 U＝Bdv.
实验结论： 阴极射线管中的电子束在磁场中发生
偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力．
洛伦兹力
一、洛伦兹力(Lorentz force) 1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力 2.洛伦兹力与 安培力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现， 洛伦兹力是安培力的微观表现.
二、洛伦兹力的方向、左手定则
f v
1、 伸开左手，使拇指和其余四个手 指垂直且处于同一平面内，让磁感线 垂直穿过手心，使四指指向正电荷运 动的方向，这时拇指所指的方向就是 正电荷所受洛伦兹力的方向 。
v f
2、若是负电荷，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。
洛伦兹力的方向
左手定则
洛伦兹力的方向：既跟磁场方
向垂直F⊥B，又跟电方荷的运动方
向垂直F⊥v，故洛伦兹力的方向总
是垂直于磁感线和运动电荷所在的
平面，即：F安⊥Bv平面
v F
伸开左手：
磁感线（或者有效分量）——垂直穿入手心
qvB
v
洛仑兹力的特点
1、洛伦兹力的大小：
v∥B，F洛=0；
v⊥
v⊥B，F洛=qvB
v与B成θ时，F洛=qvBsinθ
v∥
2、洛伦兹力的方向：左手定则
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面
3、洛伦兹力的效果：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！
四、电视显像管的工作原理
SUCCESS
THANK YOU
•
例2.绕有绝缘的通电导线的铁环，电流方向如图 所示，若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从 O点射入，则电子的运动轨迹？
B
向右 偏转
B
向左 偏转
B
向下 偏转
B
向上 偏转
太阳磁暴
地磁场的磁层分布图
宇宙射线
从太阳或其他星体上，时刻 都有大量的高能粒子流放出，称 为宇宙射线。这些高能粒子流若 都到达地球，将对地球上的生物 带来危害。但由于地球周围存在 磁场，在洛伦兹力的作用下，改 变了宇宙射线中带电粒子的运动 方向，从而对宇宙射线起了一定 的阻挡作用。
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。
例3.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂 直的方向射向赤道上空的某一点，则这些
质子在进入地球周围的空间时，将B( )
A.竖直向下沿直线射向.
B.相对于预定地面向东偏转.
C.相对于预定点稍向西偏转.
D.相对于预定点稍向北偏转.
五、洛伦兹力的其他应用
2．速度选择器 (1)平行板中电场强度 E 和磁感应强度 B 方向互相垂直．这种装 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．
【猜想】磁场可能对运动电荷有力的作用。
探究一:磁场是否对运动电荷也有作用力呢?
演 示 ： 阴 极 射 线 在 磁 场 中 的 偏 转 思考与讨论：在这个实验当中观察到了什么现象？ 根据这个现象能得出什么结论？
实验现象：
实验现象：没有加磁场时，电子束直线前进； 加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。
观看极光视频 【思考】从宇宙深处射来的带电粒子为
什么只在地球的两极引起极光？
选修3-1第三章 磁场
回顾复习：
1、安培力的定义： 磁场对通电导线的作用力
方向的判断： 左手定则 大小的计算： F＝
ILBsinθ N
S
显示电场线
闭合开关
2、电流是如何形成的？
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的 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，由此你想到了什么？
由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方
向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求
（1）通电导线中的电流 I nqvS
v
（2）通电导线所受的安培力
F安 BIL B(nqvS)L
Iv
（3）这段导线内的自由电荷数N nSL F
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
v
F洛
F安 N
B(nqvS)L nSL
(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 qE＝qvB， 即 v＝BE.
(3)从力的角度看：静电力与洛伦兹力平衡，即 Eq＝Bqv0. (4)从速度的角度看：v0 的大小等于 E 与 B 的比值，即 v0＝BE.可知 速度选择器只对选择的粒子速度有要求，而对粒子的质量、电荷量大 小及正、负无要求．
当外电路断开时，电源电动势 E＝U＝Bdv，电源内阻 r＝ρSd. 当外电路接通时，R 中的电流为 I＝R＋E r＝RB＋dρvSd＝RBSd＋vSρd.
S
N
速度选择器 例 3、如图为速度选择器示意图，若使之正常工作，则以下叙述 正确的是( C ) A．P1 的电势必须高于 P2 的电势 B．从 S2 出来的只能是正电荷，不能是负电荷 C．如果把正常工作时的 B 和 E 的方向都改变为原来的相反方 向，选择器同样正常工作 D．匀强磁场的磁感应强度 B、匀强电场的电场强度 E 和被选择 的速度 v 的大小应满足 v＝BE
四指—— ①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向 大拇指——
v F
所受洛伦兹力的方向
例1.试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向.带电
粒子的电性或带电粒子的运动方向.
v
v
v
F
F
F
粒子垂直于纸 所受洛伦兹力垂
面向里运动
直于纸面向外
三、洛伦兹力的大小
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积 内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自
(5)当 v>BE时，粒子向 F′方向偏转，F 做负功，粒子的动能减小， 电势能增大．
(6)当 v<BE时，粒子向 F 方向偏转，F 做正功，粒子的动能增大， 电势能减小．
2．磁流体发电机
磁流体发电机原理示意图如图所示，A、B 为平行金属板，板间 有竖直方向的匀强磁场．让等离子体沿平行板高速射入，在洛伦兹力 作用下，正、负离子将向 B、A 板偏转，在两板间产生了电势差，形 成了电场，当离子受到的静电力等于洛伦兹力时，离子不再偏转，两 极板间形成稳定的电势差 U，设离子的速度为 v，所带的电荷量为 q， 磁感应强度为 B，板间距离为 d，由 F 电＝F 洛得 qE＝qvB，即 qUd ＝qvB， 故 U＝Bdv.
实验结论： 阴极射线管中的电子束在磁场中发生
偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力．
洛伦兹力
一、洛伦兹力(Lorentz force) 1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力 2.洛伦兹力与 安培力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现， 洛伦兹力是安培力的微观表现.
二、洛伦兹力的方向、左手定则
f v
1、 伸开左手，使拇指和其余四个手 指垂直且处于同一平面内，让磁感线 垂直穿过手心，使四指指向正电荷运 动的方向，这时拇指所指的方向就是 正电荷所受洛伦兹力的方向 。
v f
2、若是负电荷，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。
洛伦兹力的方向
左手定则
洛伦兹力的方向：既跟磁场方
向垂直F⊥B，又跟电方荷的运动方
向垂直F⊥v，故洛伦兹力的方向总
是垂直于磁感线和运动电荷所在的
平面，即：F安⊥Bv平面
v F
伸开左手：
磁感线（或者有效分量）——垂直穿入手心
qvB
v
洛仑兹力的特点
1、洛伦兹力的大小：
v∥B，F洛=0；
v⊥
v⊥B，F洛=qvB
v与B成θ时，F洛=qvBsinθ
v∥
2、洛伦兹力的方向：左手定则
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面
3、洛伦兹力的效果：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！
四、电视显像管的工作原理
SUCCESS
THANK YOU
•
例2.绕有绝缘的通电导线的铁环，电流方向如图 所示，若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从 O点射入，则电子的运动轨迹？
B
向右 偏转
B
向左 偏转
B
向下 偏转
B
向上 偏转
太阳磁暴
地磁场的磁层分布图
宇宙射线
从太阳或其他星体上，时刻 都有大量的高能粒子流放出，称 为宇宙射线。这些高能粒子流若 都到达地球，将对地球上的生物 带来危害。但由于地球周围存在 磁场，在洛伦兹力的作用下，改 变了宇宙射线中带电粒子的运动 方向，从而对宇宙射线起了一定 的阻挡作用。