【物理】35《磁场对运动电荷的作用力（上）》课件（新人教选修3-1）.ppt

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1、3.5 3.5 磁场对运动电荷磁场对运动电荷 的作用力的作用力(上）上）磁场对通电导线有力的作用，电磁场对通电导线有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的流是由电荷的定向移动形成的由此我们会想到：磁场对通电导由此我们会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的是说磁场对运动电荷可能有力的作用作用.一、磁场对运动电荷存在作用力一、磁场对运动电荷存在作用力探索：安培力探索：安培力电荷运动时受磁场力电荷运动时受磁场力验证验证实验表明：实验表明：阴极射线管（电子射线管）中的电子束阴极射线

2、管（电子射线管）中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力实存在作用力洛伦兹力：洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力做洛伦兹力 通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现兹力的宏观表现 二、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的方向 1 1推推理理：左左手手定定则则判判断断安安培培力力方方向向，大大量量定定向向移移动动电电荷荷所所受受洛洛伦伦兹兹力力宏宏观观表表现现为为安安培培力力，因因此此，可可以以用用左左手手定定则则判定洛伦兹力的方向判定洛伦兹力的方向2 2洛伦兹力的方向由左手定则

3、判定洛伦兹力的方向由左手定则判定伸伸开开左左手手，使使大大拇拇指指跟跟其其余余四四个个手手指指垂垂直直且且处处于于同同一一平平面面内内，把把手手放放入入磁磁场场中中，让让磁磁感感线线垂垂直直穿穿过过手手心心，四四指指指指向向电电流流方方向向，那那么么大大拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是运运动动电电荷荷所所受受的的洛洛伦伦兹兹力力方向方向（1 1）对对于于正正电电荷荷四四指指指指向向电电流流方方向向即即指指向向电电荷的运动方向荷的运动方向（2 2）对对于于负负电电荷荷四四指指指指向向电电流流方方向向即即指指向向电电荷运动的反方向荷运动的反方向例题如图表示磁场B的方向、电荷运动v的方向和磁场对

4、运动电荷作用力f方向的相互关系，其中B、v、f的方向两两相垂直，正确的图是()例题画出图中带电粒子所受洛仑兹力的方向或粒子运动方向 三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小 1 1推导推导设设有有一一段段长长度度为为L，横横截截面面积积为为S的的导导线线，导导线线单单位位体体积积内内含含有有的的自自由由电电荷荷数数为为n，每每个个自自由由电电荷荷的的电电荷荷量量为为q q，定定向向移移动动速速率率为为V V这这段段通通电电导导线线垂垂直直磁磁场场方方向向放放入入磁磁感感应应强强度度为为B B的磁场中所受的安培力的磁场中所受的安培力安培力可以看做是作用在每个运动电荷安培力可以看做是作用在每个运动电荷

5、上的洛伦兹力的合力，这段导线中含有上的洛伦兹力的合力，这段导线中含有的运动电荷数为的运动电荷数为nLS所以洛伦兹力所以洛伦兹力 即：即：适用条件：速度方向与磁场方向垂直适用条件：速度方向与磁场方向垂直 f、v（正电荷）与B的方向关系示意Bfv思考若V与B方向不垂直，V与B方向的夹角为，洛伦兹力的大小该怎么表达？，洛伦兹力的大小该怎么表达？f、v（正电荷）与B的方向关系示意BvfB B 四、洛伦兹力的特点四、洛伦兹力的特点 1 1洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向既既垂垂直直于于磁磁场场，又又垂垂直直于于速速度度，即即垂垂直直于于v和和B所所组组成成的的平平面面2 2洛洛伦伦兹兹力力对对电电荷荷不不做

6、做功功，只只改改变变速速度度的方向，不改变速度的大小的方向，不改变速度的大小例题下列说法中正确的是：（）下列说法中正确的是：（）A磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向三者总是互相垂直的三者总是互相垂直的B洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向垂直于电荷运动方向C电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可能不垂直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和运能不垂直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和运动方向都垂直动方向都垂直D根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一定根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，

7、一定能确定磁场方向能确定磁场方向例题一个电子以速度一个电子以速度v逆着磁感线方向进入一匀逆着磁感线方向进入一匀强磁场，它在磁场中将做（强磁场，它在磁场中将做（）A加速直线运动加速直线运动B减速直线运动减速直线运动C匀速圆周运动匀速圆周运动D匀速直线运动匀速直线运动例题在阴极射线管上方平行放置一根通有强在阴极射线管上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向从右向左，电流的长直导线，其电流方向从右向左，如图，阴极射线将（如图，阴极射线将（）A向纸内偏转向纸内偏转 B向纸外偏转向纸外偏转C向上偏转向上偏转 D向下偏转向下偏转例题 带带电电量量为为q的的粒粒子子，在在匀匀强强磁磁场场中中运运动动

8、，下下面面说法正确的是：说法正确的是：A A只只要要速速度度大大小小相相同同，所所受受的的洛洛伦伦兹兹力力就就相同相同B B如如果果把把q改改为为q，且且速速度度反反向向大大小小不不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变CC只只要要带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中运运动动，就就一一定定受受洛伦兹力作用洛伦兹力作用D D带带电电粒粒子子受受洛洛伦伦兹兹力力小小，则则该该磁磁场场的的磁磁感应强度小感应强度小解析：解析：带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中所所受受的的洛洛伦伦兹兹力力，不不但但与与速速度度大大小小有有关关，还还与与速速度度的的方方向向有有关关，当当v与与

9、B平平行行时时，不不管管v v、B、q多多大大，洛洛伦伦兹兹力力总总为为零零将将q改改为为q，且且速速度度等等值值反反向向，这这时时形形成成的的电电流流方方向向仍仍跟跟原原来来相相同同，由由左左手手定定则则和和F=qvB可知，洛伦兹力不变可知，洛伦兹力不变所以，正确选项为所以，正确选项为B B例题 质量质量m=0.110-3kg的小物块，带有电量为的小物块，带有电量为 q=510-4C的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角=30，物块与斜，物块与斜面间的动摩擦因数面间的动摩擦因数=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5T，方向如图，若斜面足够长，问：，方向如图，若斜面足够长，问：（1）物块下滑时，能达到的最大速率为多少？）物块下滑时，能达到的最大速率为多少？（2）如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将）如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将发生什么情况？发生什么情况？小小 结结运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力兹力运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力大小为洛伦兹力大小为F=qvB洛伦兹力的方向可由左手定则来判定洛伦兹力的方向可由左手定则来判定