运动电荷在磁场中受到的力习题课优秀课件
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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，则两板间最大电压和可能达到的最大
电流为多少？
如图所示，运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用发生偏 转，正、负离子分别到达 B、A 极板(B 为电源正极，故电流 方向从 B 经 R 到 A)，使 A、B 板间产生匀强电场，在电场 力的作用下偏转逐渐减弱，当等离子体不发生偏转即匀速穿 过时，有 qvB＝qE，所以此时两极板间电势差 U＝Ed＝Bdv， 据闭合电路欧姆定律可得电流大小 I＝BRdv.
以下说法中，正确的是( )
A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力
B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功
D．洛伦兹力可改变运动电荷的速度 • 解析： 当v等于0或v平行B时，洛伦兹力
为零，A、B均错；洛伦兹力总与运动方向 垂直，对运动电荷不做功，不改变速度的 大小，只改变速度的方向，C、D均正确． • 答案： CD
荧光屏上只有一条亮线，说明电子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水平方向 磁场的线圈上没有电流通过。
区别：带电粒子在电场和磁场中的偏转。
【问题探究】
如图所示，在平行板电容器与电场垂直的方向叠加一 磁场，电场强度为E，磁感应强度为B，一正电荷电量 为q，不计重力。以速度v从左端射入，若要使该电荷 在两板间做匀速直线运动，求速度v的大小。
4、做功的不同： 电场力对运动的电荷不一定做功 洛伦兹力对运动的电荷一定不做功
洛伦兹力在现代科技中的应用
一、电视显像管的工作原理
1、要使电子打在A点，偏转磁场
应该沿什么方向？ 垂直纸面向外
2、要使电子打在B点，偏转磁场
应该沿什么方向？ 垂直纸面向里
3、要使电子打从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，
α粒子以速度v0从两板的正中央垂直 于电场方向和磁场方向射入时，恰好
能沿直线匀速通过．
(α粒子、质子、电子均不计重力)
• (1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和 磁场方向射入时，质子将做什么运动？
• (2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和 磁场方向射入时，电子将做什么运动？
【跟踪发散】质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4C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＝10 m/s2)问：
(1)物块带电性质？ (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？
解析： (1)由左手定则可知物块带负电荷．
(2)当物块离开斜面时，物块对斜面压力为 0，受力如右
图所示，则：qvB－mgcos 30°＝0，解得 v＝3.46 m/s.
(3)由动能定理得：mgsin 30°·L＝12mv2，解得物块在斜
面上滑行的最大距离 L＝1.2 m.
• 在两平行金属板间，有如下图所示 的互相正交的匀强电场和匀强磁场．
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，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，相当于直流电源的两极。若平行金属板
• 如图所示，摆球带负电的单摆，在一匀强 磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向 里，摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到 最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速 度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉 力的大小为F2，摆球加速度大小为a2，则 A．F1＞F2，a1＝a2 B．F1＜F2，a1＝a2 C．F1＞F2，a1＞a2 D．F1＜F2，a1＜a2
++ + + + + + +
v
【思考】电荷的偏转与其电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、质量是否有关？
• 应用速度选择器
① 原理：如右图所示，所受重力可忽 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 ，必须满足平 衡条件：
qBv＝qE，故 v＝EB 这样就把满足 v＝EB的粒子从速度选择器中选择出来了．
• ②特点 • a．速度选择器只选择速度
(大小、方向)而不选择粒子的质量和电量．
若从右侧入射则不能穿出场区．
• b．速度选择器B、E、v三个物理量的大小、 方向互相约束，以保证粒子受到的电场力 和洛伦兹力等大、反向．如图中只改变磁 场B的方向，粒子将向下偏转．
解析： 小球摆动中受绳的拉力 F、洛伦兹力 qvB、重 力 mg 作用，只有重力做功，机械能守恒，因此每次经过最 低点时速度大小相等，设为 v，摆线长为 l，则经过最低点 时向心加速度 a＝vl2，所以 a1＝a2. 摆球由 A 摆至最低点 C 时，洛伦兹力向上． 则 F1＋qvB－mg＝mlv2，即 F1＝mlv2＋mg－qvB 摆球由 B 摆至最低点 C 时，洛伦兹力向下， 则 F2－qvB－mg＝mlv2，即 F2＝mvl2＋qvB＋mg 所以 F1＜F2.故选 B.
运动电荷在磁场中受到的力习 题课优秀课件
思考与讨论
你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？
1、大小的不同： 电场力F=qE 洛伦兹力F=qvB 注意：磁场只可能对运动电荷有作用！
2、方向的不同：电场力方向与电场方向平行 洛伦兹力方向与磁场方向垂直
3、作用关系的不同： 电荷在电场中一定要受到电场力的作用 运动电荷在磁场中不一定要受到洛伦兹力的作用
然后垂直纸面向里并逐渐增大。
4.如果电视机荧屏上没有图像，只有一条水平亮线， 故障可能出现在哪里？
分析：使电子束偏转的磁场是由两对线圈 产生的，分别产生水平方向和竖直方向的 磁场。水平磁场使电子束产生竖直方向的 分速度，而竖直磁场使电子束产生水平分速度。这种扫 描技术的应用使电子束打在荧光屏上的光点能不断移动。
电流为多少？
如图所示，运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用发生偏 转，正、负离子分别到达 B、A 极板(B 为电源正极，故电流 方向从 B 经 R 到 A)，使 A、B 板间产生匀强电场，在电场 力的作用下偏转逐渐减弱，当等离子体不发生偏转即匀速穿 过时，有 qvB＝qE，所以此时两极板间电势差 U＝Ed＝Bdv， 据闭合电路欧姆定律可得电流大小 I＝BRdv.
以下说法中，正确的是( )
A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力
B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功
D．洛伦兹力可改变运动电荷的速度 • 解析： 当v等于0或v平行B时，洛伦兹力
为零，A、B均错；洛伦兹力总与运动方向 垂直，对运动电荷不做功，不改变速度的 大小，只改变速度的方向，C、D均正确． • 答案： CD
荧光屏上只有一条亮线，说明电子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水平方向 磁场的线圈上没有电流通过。
区别：带电粒子在电场和磁场中的偏转。
【问题探究】
如图所示，在平行板电容器与电场垂直的方向叠加一 磁场，电场强度为E，磁感应强度为B，一正电荷电量 为q，不计重力。以速度v从左端射入，若要使该电荷 在两板间做匀速直线运动，求速度v的大小。
4、做功的不同： 电场力对运动的电荷不一定做功 洛伦兹力对运动的电荷一定不做功
洛伦兹力在现代科技中的应用
一、电视显像管的工作原理
1、要使电子打在A点，偏转磁场
应该沿什么方向？ 垂直纸面向外
2、要使电子打在B点，偏转磁场
应该沿什么方向？ 垂直纸面向里
3、要使电子打从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，
α粒子以速度v0从两板的正中央垂直 于电场方向和磁场方向射入时，恰好
能沿直线匀速通过．
(α粒子、质子、电子均不计重力)
• (1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和 磁场方向射入时，质子将做什么运动？
• (2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和 磁场方向射入时，电子将做什么运动？
【跟踪发散】质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4C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＝10 m/s2)问：
(1)物块带电性质？ (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？
解析： (1)由左手定则可知物块带负电荷．
(2)当物块离开斜面时，物块对斜面压力为 0，受力如右
图所示，则：qvB－mgcos 30°＝0，解得 v＝3.46 m/s.
(3)由动能定理得：mgsin 30°·L＝12mv2，解得物块在斜
面上滑行的最大距离 L＝1.2 m.
• 在两平行金属板间，有如下图所示 的互相正交的匀强电场和匀强磁场．
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，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，相当于直流电源的两极。若平行金属板
• 如图所示，摆球带负电的单摆，在一匀强 磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向 里，摆球在A、B间摆动过程中，由A摆到 最低点C时，摆线拉力大小为F1，摆球加速 度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉 力的大小为F2，摆球加速度大小为a2，则 A．F1＞F2，a1＝a2 B．F1＜F2，a1＝a2 C．F1＞F2，a1＞a2 D．F1＜F2，a1＜a2
++ + + + + + +
v
【思考】电荷的偏转与其电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、质量是否有关？
• 应用速度选择器
① 原理：如右图所示，所受重力可忽 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 ，必须满足平 衡条件：
qBv＝qE，故 v＝EB 这样就把满足 v＝EB的粒子从速度选择器中选择出来了．
• ②特点 • a．速度选择器只选择速度
(大小、方向)而不选择粒子的质量和电量．
若从右侧入射则不能穿出场区．
• b．速度选择器B、E、v三个物理量的大小、 方向互相约束，以保证粒子受到的电场力 和洛伦兹力等大、反向．如图中只改变磁 场B的方向，粒子将向下偏转．
解析： 小球摆动中受绳的拉力 F、洛伦兹力 qvB、重 力 mg 作用，只有重力做功，机械能守恒，因此每次经过最 低点时速度大小相等，设为 v，摆线长为 l，则经过最低点 时向心加速度 a＝vl2，所以 a1＝a2. 摆球由 A 摆至最低点 C 时，洛伦兹力向上． 则 F1＋qvB－mg＝mlv2，即 F1＝mlv2＋mg－qvB 摆球由 B 摆至最低点 C 时，洛伦兹力向下， 则 F2－qvB－mg＝mlv2，即 F2＝mvl2＋qvB＋mg 所以 F1＜F2.故选 B.
运动电荷在磁场中受到的力习 题课优秀课件
思考与讨论
你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？
1、大小的不同： 电场力F=qE 洛伦兹力F=qvB 注意：磁场只可能对运动电荷有作用！
2、方向的不同：电场力方向与电场方向平行 洛伦兹力方向与磁场方向垂直
3、作用关系的不同： 电荷在电场中一定要受到电场力的作用 运动电荷在磁场中不一定要受到洛伦兹力的作用
然后垂直纸面向里并逐渐增大。
4.如果电视机荧屏上没有图像，只有一条水平亮线， 故障可能出现在哪里？
分析：使电子束偏转的磁场是由两对线圈 产生的，分别产生水平方向和竖直方向的 磁场。水平磁场使电子束产生竖直方向的 分速度，而竖直磁场使电子束产生水平分速度。这种扫 描技术的应用使电子束打在荧光屏上的光点能不断移动。