1-2磁场对运动电荷的作用力—人教版高中物理选择性必修第二册课件(共62张PPT)

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物理人教版(2019)选择性必修第二册1.2磁场对运动电荷的作用力(共22张ppt)

场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A′ 之间会产生电势差
U，这种现象称为霍尔效应。
原理：外部磁场对运动电子的洛伦兹力使电子聚集在导体板
的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成
电场。电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的电场力。当电
场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上、下两侧面之间就会
变速度大小
也可以改变电荷运动的方向
电场方向相反
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【课堂练习】如图，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，
带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小 F，并指出洛伦兹力的方向。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
三、洛伦兹力的实际应用
果
因
磁场对运动
电荷的作用
洛伦兹力大小和方向有什么规律？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
一、洛伦兹力的方向
实验：洛伦兹力的方向的判断
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？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
实验现象
实验结论表明：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
注意:
1.当v∥B 时，即F洛＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
2.当电荷静止于磁场中时（v =0）: F洛＝0 (即静止电荷不受洛伦兹力)
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
洛伦兹力和电场力的比较

物理人教版选择性必修第二册1.2磁场对运动电荷的作用力共20张ppt

电荷的作用力
电导线的作用力
电荷的作用
产生电荷在磁场中运动，通电导线不平行放入只要电场中有电荷，
电荷就一定受电场力
条件运动方向与磁场不平磁场中
行
方向垂直与于v,B所在平面，垂直于B,I所在平面，正（负）电荷受力与
左手定则判断
大小
F=qvBLeabharlann inθ做功情况一定不做功
轴正方向，那么电子运动方向可能是(
D)

A．沿轴正方向进入磁场
B．沿轴负方向进入磁场
C．在平面内，沿任何方向进入
D．在平面内，沿某一方向进入

课堂小练
4.如图所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金
属棒从高处自由下落，则(B
A．端先着地
)

B．端先着地
S
入的离子在洛伦兹力的作用下向、两板聚
集，使两板间形成电场，直至进入、之间
粒子的电场力大到后面的微粒不再聚集到板上，
因此间会形成稳定的电压，进而连接电路
可进行供电。
稳定时的电压大小为U=Bdv(d:板间距；v:离子的速率)
课堂小练
1.在赤道平面上无风的时候，雨滴是竖直下落的。若雨滴带负电，则它
C．两端同时着地
D．以上说法均不正确
【解析】棒中自由电子随棒一起下落，有向下速度，并受到向左的
洛伦兹力，故自由电子往左端集中，因此A端带负电，端带正电。
端受到向上静电力，端受到向下静电力，端先着地。
小结
安培力与洛伦兹力
安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观描述
洛伦兹力
N

第1章 2 《磁场对运动电荷的作用力》课件ppt

知识归纳
1.带电粒子在匀强磁场中无约束情况下做直线运动的两种情景
(1)速度方向与磁场平行,不受洛伦兹力作用,可做匀速直线运动也可在其
他力作用下做变速直线运动。
(2)速度方向与磁场不平行,且除洛伦兹力外的各力均为恒力,若轨迹为直
线则必做匀速直线运动。带电粒子所受洛伦兹力也为恒力。
2.洛伦兹力考查角度多,因而涉及洛伦兹力的题目往往较为综合,解题时可
质子受到的洛伦兹力F=Bqv=4.8×10-17 N。
答案 4.8×10-17 N
探究三
带电粒子(物体)在磁场中的运动
情境探究
在两平行金属板间,有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场。α粒
子(带正电)以速度v0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入,
恰好能沿直线匀速通过。忽略重力,则:
(1)若质子(带正电)以速度v0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向
培力可以对导体棒做功,选项C错误;若运动电荷的运动方向与磁场方向平
行,则不受洛伦兹力作用,选项D错误。
答案 A
课堂篇探究学习
探究一
洛伦兹力的方向
情境探究
如图所示,用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用,不同方向的磁场对电
子束径迹有不同的影响。电荷偏转方向与磁场方向、电子运动方向的关
系满足怎样的规律?
(1)电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系,B与v不一定垂直,两者关系
是不确定的。(2)电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向。
(3)F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v所决定的平面。
洛伦兹力与粒子运动方向、磁感应强度方向的关系
3.洛伦兹力的特点
(1)洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化。但无论怎样变化,洛伦

1.2磁场对运动电荷的作用力(课件)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)

为n，每个自由电荷的电荷量为q，自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）电流强度I。
（2）通电导线所受的安培力。
（3）这段导线内的自由电荷数。
（4）每个电荷所受的洛伦兹力。
01
(1)推导： ①I=nqsv
②F安＝ILB＝（nqsv）LB
③总电荷数：nsL

等离子体

01
1．初速度v的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流
方向与电子的初始运动方向如图所示，则（ B ）A．电子将向右偏转，
洛伦兹力大小不变B．电子将向左偏转，洛伦兹力大小改变C．电子将向
左偏转，洛伦兹力大小不变D．电子将向右偏转，洛伦兹力大小改变
01
【答案】B
【详解】由右手定则可知直导线右侧为垂直纸面向里的磁场，根据左手
）A．磁场方向先向右后向左B．磁场方向
先向下后向上C．磁感应强度先变小后变大D．磁感应强度先变大后变小
03
【答案】C【详解】AB.电子受到的洛伦茲力先向上后向下，由左手定则
可知磁感应强度先垂直纸面向外后垂直纸面向里，A、B错误；CD.电子
束偏转半径先变大后减小，故磁感应强度先变小后变大，C正确，D错误。
U
qvB 则有U Bdv 再由欧姆定律有
d
U
Bdv

可知电流与磁感应强度成正比，改变磁场强弱，R 中电流也改变，C 错误；
Rr Rr
D．由 I
Bdv
可以知道，若只增大粒子入射速度，R 中电流也会增大，D 正确。故选 D。
Rr
④f洛＝qvB
适用条件：速度方向与磁场方向垂直
与垂直

1.2磁场对运动电荷的作用力课件ppt-高二下学期物理人教版选择性必修第二册

安培力方向的判断：左手定则探究2：洛伦兹力的方向和什么有关？
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
（1）通电导线所受的安培力
θ =90°时（v⊥B）：F洛=qvB
探究2：洛伦兹力的方向和什么有关？
（1853 ─ 1928）
安培力大小的计算： F=BIL (B⊥I) 1、如果要是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？
洛伦兹力方向与磁场方向有关。
磁场对运动电荷有力的作用。
洛伦兹力的方向：左手定则导体中的电流是由电荷的定向移动产生的
F=0 (B∥I)
F=BILsinθ (B与I夹角为θ)
温故知新—电流
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
2. 磁场对运动电荷的作用力
1
崇德、博学、创新、求实
温故知新—磁场对通电导线的作用力
安培力：
2、电子束打在荧光屏上的B点，偏转磁场的方向？
F=BIL (B⊥I)
（1）通电导线所受的安培力
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，电流大小为I，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，自由电荷定向移动的速率为v。
形成的，由此你想到了什么？
【猜想】磁场可能对运动电荷有力的作用！
实验探究—电子束在磁场中偏转
探究1：磁场对运动电荷是否有力的作用?
实验探究—电子束在磁场中偏转
探究1：磁场对运动电荷是否有力的作用?
实验现象在没有外磁场时，电子束沿直线运动；将磁铁N极靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
实验探究—电子束在磁场中偏转
探究2：洛伦兹力的方向和什么有关？

人教版高中物理选择性必修第二册精品课件第一章安培力与洛伦兹力 2 磁场对运动电荷的作用力

A.电子经过磁场速度增大
D B.偏转磁场的方向水平向右
C.偏转磁场的方向垂直于纸面向里
D.偏转磁场的方向垂直于纸面向外
[解析] 电子经过磁场，洛伦兹力不做功，则动能不变，即速度大小不变，故A错误；
欲使电子束打到荧光屏上的A点，则洛伦兹力方向向左，根据左手定则可知，偏转磁
场的方向垂直于纸面向外，故B、C错误，D正确。
5.洛伦兹力与安培力的关系
分类
洛伦兹力
安培力
单个运动的带电粒子所受到的磁场的作用力通电导线所受到的磁场的作用力
区别
不做功
可以做功
（1）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；联系
（2）方向关系：洛伦兹力与安培力的方向均可用左手定则进行判断
例题1 [2023江苏常州月考]下列各图反映的是带电粒子在匀强磁场中沿垂直于磁场方向做匀速圆周运动的情况，其中正确的是( D )
C.电子将向上偏转，速率变小
D.电子将向下偏转，速率不变
[解析] 根据安培定则可知导线下方磁感应强度方向垂直于纸面向外，再根据左手定则
可知电子将向上偏转，由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变，B正确。
D A.小球的速度相同 B.细线所受的拉力相同 C.小球所受的洛伦兹力相同 D.小球的向心加速ห้องสมุดไป่ตู้相同
续表
物理观念：建立带电粒子在磁场中会做曲线运动的基本观念。科学思维：通过电流微观表达式结合安培力公式综合分析、推导洛伦兹力表达学科式。核心科学探究：通过实验初步认识到带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，并通素养过控制变量法初步认识洛伦兹力的大小、方向与哪些因素有关。科学态度与责任：认识到带电粒子在磁场中的偏转在科技上的应用。

物理人教版(2019)选择性必修第二册1.2磁场对运动电荷的作用力(共23张ppt)

三、电子束的磁偏转
如图所示为显像管原理示意图，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。
(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？垂直纸面向外 (2)如果要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？垂直纸面向里
二、洛伦兹力的大小
导线中的电流方向与磁场方向垂直时，导线中电荷运动的方向也与磁场的方向垂直。既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么如何由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？
[梳理与总结]
1.当v⊥B，F＝ qvB ，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大. 2.当v∥B，F＝ 0 ，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力. 3.当v与B成θ角时，F＝ qvBsin θ .
三、电子束的磁偏转
(3)如果要使电子束在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向里并逐渐减小至零，后垂直纸面向外并逐渐增大
[梳理与总结] 1.构造：电视显像管主要由电子枪、偏转线圈和荧光屏三部分组成. 2.原理：电子显像管应用了电子束磁偏转的原理. 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不断移动.电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫作一场，电视机中的显像管每秒要进行 50 场扫描.
无
方向
左手定则 F⊥Bv平面
正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反
大小
做功情况
F洛 = qvBsin θ 一定不做功
F＝qE
可能做正功，可能做负功，也可能不做功
5.(多选)(2023·广东惠州高二统考期中)如图所示，质量为m的带电绝缘小球(可视为质点)用长为l的绝缘细线悬挂于O点，在悬点O下方有匀强磁场。现把小球拉离平衡位置后从A点由静止释放，则下列说法中正确

1.2磁场对运动电荷的作用力课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

洛伦兹力
1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。 2、洛伦兹力的方向：
F
洛伦兹力的方向
判断安培力的方向
正电荷定向移动的方向
左手定则：磁感线穿掌心，四指指向电流的方向，大拇指
所指的方向就是安培力的方向。
判断洛伦兹力的方向
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；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷
（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？
F洛
F洛
结
束
原理图
磁液体发电机
等离子体
稳定时的电压大小为U=Bdv(d:板间距；v:离子的速率)
典例：一种用磁流体发电的装置如图所示。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） A、B 板哪一个是电源的正极 ?
电子束的磁偏转
洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。
典例：如图所示，没有磁场时，显像管内电子束打在荧光屏正中的O点，加磁场后电子束打在荧光屏O点上方的P点，则所加磁场的方向可能是( B ) A．垂直于纸面向里 B．垂直于纸面向外 C．平行于纸面向上 D．平行于纸面向下
运动的方向（负电荷运动的反方向），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。

1.2 磁场对运动电荷的作用力课件-2023年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

电子论的创始人、相对论
中洛伦兹变换的建立者，
1902年获得诺贝尔物理学
奖。
洛伦兹力的方向怎么判断？
（1853—1928）
探究洛伦兹力的大小
V2
V1
洛
问题:若带电粒子不垂直射入磁场,
粒子受到的洛伦兹力大小怎么求?
洛伦兹力的方向
左手定则
掌心 —— 磁感线垂直穿入掌心
四指 —— 指向正电荷运动的方向
指向负电荷运动的反方向
1.2 磁场对运动电荷的作用力
1、安培力的定义：磁场对通电导线的作用力
方向：
左手定则
大小：
F=ILB
2、运用左手定则判断安培力的方向
I
F
I
F
电流是电荷的定向移动形成的
磁场对电流的作用力称为安培力
B
F？
v
思考：磁场对
运动电荷是否
有力的作用？
洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的作用力,叫做洛伦兹力。
荷兰物理学家，他是
拇指 —— 指向洛伦兹力的方向
洛伦兹力的大小理论推导
求单个载流
子受力
F安
F洛
N
导体中载流
子数目
载流子总数N ？
设：载流子密度：n
N nLS
载流子带电量：q
导体横截面积：S
载流子速率：v
电流的微观
表达式
I nqvS
新知讲解
安培力与洛伦兹力

安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观描述
稍向东偏转
稍向西偏转
稍向北偏转
多谢欣赏！
课堂练习
1.判断下图洛伦兹力的方向
B
v

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提示：因为地球周围存在着磁场，宇宙空间的带电粒子在经过地球磁场时，由于受到洛伦兹力的作用而发生偏转，故不能直射向地球．
1-2磁场对运动电荷的作用力—人教版（2019 ）高中物理选择性必修第二册课件 (共62 张PPT)
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提示：由于电视机的显像管是利用磁场对电子束偏转原理工作的，如果将磁铁靠近荧光屏，会影响电子束的偏转方向，进而使得图像变形或变色．
1-2磁场对运动电荷的作用力—人教版（2019 ）高中物理选择性必修第二册课件 (共62 张PPT)
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目前，电视机已走进了家家户户，给人们的生活带来了巨大的变化．足不出户便可欣赏到千里之外奥运赛事的精彩直播！电视机正在播放节目时，不能将磁铁靠近荧光屏！你知道这是为什么吗？
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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，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．而洛伦兹力是安培力的微观本质． (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． (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．
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考点一洛伦兹力的方向和大小
1．洛伦兹力的方向 (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． (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 F 洛⊥B，F 洛⊥v，即 F 洛垂直于 B 和 v 两者决定的平面．即洛伦兹力方向一定垂直于磁感应强度 B 和速度 v 的方向，但速度 v 的方向和磁感应强度 B 不一定垂直．
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3．由安培力公式推导洛伦兹力公式设导体单位体积内自由电荷数为 n，自由电荷的电荷量为 q，定向移动的速度为 v，设长度为 L 的导线中的自由电荷在 t 秒内全部通过面积为 S 的截面 A，如图所示，设通过的电荷量为 Q，有 Q＝nqSL＝nqS·vt，导线与磁场垂直．
2．洛伦兹力的方向
用左手定则来判断：伸开左手，使拇指与其余四根手指垂
直，并且都与手掌在同一平面内；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．
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(2)特殊情况 ①当 θ＝90°即 v⊥B 时，F＝ qvB . ②当 θ＝ 0°或 180°，即 v∥B 时，F＝0
即 v 与 B 平行时，运动电荷不受洛伦兹力．
4．洛伦兹力不做功洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于电荷运动的
速度，根据做功的条件可以推断：洛伦兹力对运动电荷不做功．
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第一章
磁场
2 磁场对运动电荷的作用力
01课前自主学习 03课堂效果检测
02课堂考点演练课时作业
1．洛伦兹力 (1)定义：磁场对
运动电荷
的作用力．
(2)与安培力的关系：安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力的宏观表现．
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5．电视显像管的工作原理电视显像管应用了电子束磁偏转的道理．显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光．在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断地
变化．
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太阳发射出的带电粒子以 300～1 000 km/s 的速度扫过太阳系，形成“太阳风”(如图所示)．这种巨大的辐射经过地球时，为什么不能直射地球？
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3．洛伦兹力的大小
(1)公式：F＝
qvBsinθ .
式中 θ 为 v 与 B 的夹角．