春高中物理 第3章 磁场 5 运动电荷在磁场中受到的力课件 新人教选修31.ppt

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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-1 2021/8/8 星期日1磁场磁场第三章第三章2021/8/8 星期日25运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力 第三章第三章2021/8/8 星期日3学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建72021/8/8 星期日4学习目标定位学习目标定位2021/8/8 星期日5通通过实验过实验，观观察阴极射察阴极射线线在磁在磁场场中的偏中的偏

2、转转，认识认识洛洛伦兹伦兹力。力。会判断洛会判断洛伦兹伦兹力的方向，会力的方向，会计计算洛算洛伦兹伦兹力的力的大小。大小。了解了解电电子束的磁偏子束的磁偏转转原理以及在科学技原理以及在科学技术术中中的的应应用。用。2021/8/8 星期日6课堂情景切入课堂情景切入2021/8/8 星期日7电电视视机机显显像像管管中中的的电电子子只只是是细细细细的的一一束束，为为什什么么能能使使整整个个屏屏幕幕发发光光？从从宇宇宙宙深深处处射射来来的的带带电电粒粒子子，为为什什么么不不能能直直射射地地球球？为为什什么么只只在在地地球球两两极极形形成成绚绚丽丽多多彩彩的的极极光光？解解开开这这些些问问题的钥匙就是

3、本节学习的磁场对运动电荷的作用规律。题的钥匙就是本节学习的磁场对运动电荷的作用规律。2021/8/8 星期日8知识自主梳理知识自主梳理2021/8/8 星期日9洛伦兹力的方向和大小洛伦兹力的方向和大小1.洛伦兹力洛伦兹力_在磁场中所受的力。在磁场中所受的力。2洛伦兹力和安培力的关系洛伦兹力和安培力的关系通通电电导导线线在在磁磁场场中中受受到到的的安安培培力力，实实际际上上是是在在导导线线中中_所受到的洛伦兹力的宏观表现。所受到的洛伦兹力的宏观表现。运动电荷运动电荷定向运动的电荷定向运动的电荷2021/8/8 星期日103洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(1)左左手手定定则则：伸伸开开左左手手，使使

4、拇拇指指与与其其余余四四个个手手指指垂垂直直，并并且且都都与与手手掌掌在在同同一一个个平平面面内内，让让_从从掌掌心心进进入入，并并使使四四指指指指向向_运运动动的的方方向向，这这时时拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是运运动动的的正正电电荷荷在在磁磁场场中中所所受受_的的方方向向。负负电电荷荷受受力力的的方方向与正电荷受力的方向向与正电荷受力的方向_。(2)洛洛伦伦兹兹力力方方向向特特点点：F B，F v，即即F垂垂直直于于_ 所所决定的平面。决定的平面。磁感线磁感线正电荷正电荷洛伦兹力洛伦兹力相反相反B和和v2021/8/8 星期日114洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小当当速速度度方方向向和和

5、磁磁感感应应强强度度方方向向分分别别满满足足以以下下几几种种情情况况时时，洛伦兹力的大小分别是洛伦兹力的大小分别是(1)当当v与与B成成角时：角时：F_(2)当当v B时：时：F_(3)当当v B时，时，F_qvBsinqvB02021/8/8 星期日12电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理1构造构造如图所示，由电子枪、如图所示，由电子枪、_和荧光屏组成。和荧光屏组成。偏转线圈偏转线圈2021/8/8 星期日132原理原理(1)电子枪电子枪_。(2)电子束在磁场中电子束在磁场中_。(3)荧光屏被电子束撞击发光。荧光屏被电子束撞击发光。3扫描扫描在在偏偏转转区区的的水水平平方方向向和和竖竖直

6、直方方向向都都有有偏偏转转磁磁场场，其其方方向向、强强弱弱都都在在_，使使得得电电子子束束打打在在荧荧光光屏屏上上的的光光点点从从上上向向下、从左向右不断移动。下、从左向右不断移动。4偏转线圈偏转线圈使电子束偏转的磁场是由使电子束偏转的磁场是由_产生的。产生的。发射电子发射电子偏转偏转不断变化不断变化两对线圈两对线圈2021/8/8 星期日14重点难点突破重点难点突破2021/8/8 星期日15一、洛伦兹力的方向一、洛伦兹力的方向1决定洛伦兹力方向的三个因素决定洛伦兹力方向的三个因素电电荷荷的的电电性性(正正、负负)，速速度度方方向向、磁磁感感应应强强度度的的方方向向。当当电电性性一一定定时时

7、，其其他他两两个个因因素素决决定定洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向，如如果果只只让让一一个个因因素素相相反反，则则洛洛伦伦兹兹力力方方向向必必定定相相反反；如如果果同同时时让让两两个个因因素素相反，则洛伦兹力方向将不变。相反，则洛伦兹力方向将不变。2F、B、v三者方向间的关系三者方向间的关系电电荷荷运运动动方方向向和和磁磁场场方方向向间间没没有有因因果果关关系系，两两者者关关系系是是不不确确定定的的。电电荷荷运运动动方方向向和和磁磁场场方方向向确确定定洛洛伦伦兹兹力力方方向向，F B，F v，即，即F垂直于垂直于B和和v所决定的平面。所决定的平面。2021/8/8 星期日163洛伦兹力的特点洛伦兹

8、力的特点洛洛伦伦兹兹力力的的方方向向随随电电荷荷运运动动方方向向的的变变化化而而变变化化。但但无无论论怎怎样样变变化化，洛洛伦伦兹兹力力都都与与运运动动方方向向垂垂直直，故故洛洛伦伦兹兹力力永永不不做做功功，它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小。它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小。特特别别提提醒醒应应用用左左手手定定则则时时，当当v与与B不不垂垂直直时时，洛洛伦伦兹兹力力仍仍垂垂直直于于v、B决决定定的的平平面面，但但磁磁感感线线不不一一定定要要垂垂直直穿穿过过掌掌心心，磁感线方向一定与大拇指垂直，不一定与四指垂直。磁感线方向一定与大拇指垂直，不一定与四指垂直。2021/8/8 星期

9、日17每每时时每每刻刻都都有有大大量量宇宇宙宙射射线线射射向向地地球球，地地磁磁场场可可以以改改变变射射线线中中大大多多数数带带电电粒粒子子的的运运动动方方向向，使使它它们们不不能能到到达达地地面面，这这对对地地球球上上的的生生命命有有着着十十分分重重要要的的意意义义。假假设设有有一一个个带带正正电电的的宇宇宙宙射射线线粒粒子子正正垂垂直直于于地地面面向向赤赤道道射射来来，在在地地磁磁场场的的作作用用下下，它它的的偏转方向和所受洛伦兹力的大小，下列说法中正确的是偏转方向和所受洛伦兹力的大小，下列说法中正确的是()2021/8/8 星期日18A向西偏转，不变向西偏转，不变B向南偏转，不变向南偏转

10、，不变C向北偏转，减小向北偏转，减小 D向东偏转，增大向东偏转，增大答案：答案：D解解析析：地地球球表表面面地地磁磁场场的的方方向向由由南南向向北北，宇宇宙宙射射线线带带电电，根根据据左左手手定定则则可可判判定定，射射线线自自赤赤道道上上空空竖竖直直下下落落过过程程中中所所受受洛洛伦伦兹兹力力方方向向向向东东，所所以以向向东东偏偏转转，越越靠靠近近地地球球磁磁场场越越强强，所所受受的洛伦兹力越大，选项的洛伦兹力越大，选项D正确。正确。2021/8/8 星期日19二、洛伦兹力和安培力的区别与联系二、洛伦兹力和安培力的区别与联系区区别别联联系系洛洛伦兹伦兹力是指力是指单单个运个运动动的的带电带电粒

11、子所受到的粒子所受到的磁磁场场力，而安培力是指力，而安培力是指通通电导线电导线(即大量即大量带电带电粒粒子子)所受到的磁所受到的磁场场力力洛伦兹力永不做功，洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功而安培力可以做功安培力是洛安培力是洛伦兹伦兹力的宏力的宏观观表表现现，洛洛伦兹伦兹力是安培力的微力是安培力的微观观解解释释大小关系：大小关系：F安安NF洛洛(N是导体中是导体中定向运动的电荷数定向运动的电荷数)方向关系：洛伦兹力与安培力的方向关系：洛伦兹力与安培力的方向，均可用左手定则进行判断方向，均可用左手定则进行判断2021/8/8 星期日20特特别别提提醒醒尽尽管管安安培培力力是是自自由由电电荷荷定定

12、向向移移动动时时受受到到的的洛洛伦伦兹兹力力的的宏宏观观表表现现，但但也也不不能能简简单单地地认认为为安安培培力力就就等等于于所所有有定定向向移移动动电电荷荷所所受受洛洛伦伦兹兹力力的的和和，一一般般只只有有当当导导体体静静止止时时才才能能这这样样认为。认为。2021/8/8 星期日21三、洛伦兹力与电场力的比较三、洛伦兹力与电场力的比较内容内容洛洛伦兹伦兹力力静静电电力力性性质质磁磁场对场对在其中运在其中运动动的的电电荷的作用力荷的作用力电场对电场对放入其中的放入其中的电电荷的作用力荷的作用力产产生条件生条件v0且且v不与不与B平行平行电场电场中的中的电电荷一定受荷一定受到到电场电场力的作用

13、力的作用大小大小FqvB(vB)FqE力的方向与力的方向与场场的方向的方向的关系的关系一定是一定是FB，Fv正正电电荷所受力的方向荷所受力的方向与与电场电场方向相同，方向相同，负负电电荷所受力的方向与荷所受力的方向与电场电场方向相反方向相反2021/8/8 星期日22内容内容洛洛伦兹伦兹力力静静电电力力做功情况做功情况任何情况下都不做功任何情况下都不做功可能做正功、可能做正功、负负功，也可功，也可能不做功能不做功力力F为为零零时时，场场的的情况情况F为为零，零，B不一定不一定为为零零F为为零，零，E一定一定为为零零作用效果作用效果只改只改变电变电荷运荷运动动速度速度的方向，不改的方向，不改变变

14、速度速度的大小的大小既可以改既可以改变电变电荷运荷运动动速度速度的大小，也可以改的大小，也可以改变电变电荷荷运运动动速度的方向速度的方向2021/8/8 星期日23(原创题原创题)下列说法正确的是下列说法正确的是()答案：答案：BD2021/8/8 星期日24解解析析：所所有有电电荷荷在在电电场场中中都都要要受受到到电电场场力力的的作作用用，正正电电荷荷受受力力的的方方向向沿沿电电场场强强度度的的方方向向，故故A错错B对对；运运动动电电荷荷在在磁磁场场中中沿沿平平行行于于磁磁场场的的方方向向运运动动，不不受受磁磁场场力力的的作作用用，C错错；静静止止电电荷在磁场中不受磁场力的作用，荷在磁场中不

15、受磁场力的作用，D对。对。2021/8/8 星期日25四、带电粒子在复合场中的运动四、带电粒子在复合场中的运动1复复合合场场：一一般般是是指指电电场场、磁磁场场和和重重力力场场并并存存，或或其其中中两种场并存，或分区域存在。两种场并存，或分区域存在。2带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路(1)正正确确进进行行受受力力分分析析，除除重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力外外要要特特别别注注意电场力和洛伦兹力的分析。意电场力和洛伦兹力的分析。(2)确确定定带带电电粒粒子子的的运运动动状状态态，注注意意运运动动情情况况和和受受力力情情况况的的结合。结合。2021/8

16、/8 星期日26(3)电电荷荷在在复复合合场场中中的的运运动动一一般般有有两两种种情情况况直直线线运运动动和和圆周运动。圆周运动。电电荷荷在在电电场场力力、重重力力和和洛洛伦伦兹兹力力共共同同作作用用下下做做直直线线运运动动时，一定是做匀速直线运动。时，一定是做匀速直线运动。电电荷荷在在上上述述复复合合场场中中如如果果做做匀匀速速圆圆周周运运动动，只只能能是是除除洛洛伦兹力以外的所有恒力的合力为零才能实现。伦兹力以外的所有恒力的合力为零才能实现。2021/8/8 星期日27特特别别提提醒醒(1)电电子子、质质子子、粒粒子子等等一一般般不不计计重重力力，带带电电小球、尘埃、液滴等带电颗粒一般要考

17、虑重力的作用。小球、尘埃、液滴等带电颗粒一般要考虑重力的作用。(2)注注意意重重力力、电电场场力力做做功功与与路路径径无无关关，洛洛伦伦兹兹力力始始终终和和运运动方向垂直，永不做功的特点。动方向垂直，永不做功的特点。2021/8/8 星期日282021/8/8 星期日292021/8/8 星期日302磁流体发电机磁流体发电机(1)磁磁流流体体发发电电是是一一项项新新兴兴技技术术，它它可可以以把把内内能能直直接接转转化化为为电能。电能。(2)根据左手定则，如下图中的根据左手定则，如下图中的B板是发电机正极。板是发电机正极。(3)磁磁流流体体发发电电机机两两极极板板间间的的距距离离为为d，等等粒粒

18、子子体体速速度度为为v，磁磁场场磁磁感感应应强强度度为为B，则则两两极极板板间间能能达达到到的的最最大大电电势势差差UBdv。2021/8/8 星期日31一一种种测测量量血血管管中中血血流流速速度度的的仪仪器器原原理理图图，如如图图所所示示，在在动动脉脉血血管管两两侧侧分分别别安安装装电电极极并并加加磁磁场场，设设血血管管直直径径为为2mm，磁磁场场的的磁磁感感应应强强感感度度为为0.080T，电电压压表表测测出出的的电电压压为为0.10m V，则血流速度大小为，则血流速度大小为_ m/s。答案：答案：0.63m/s2021/8/8 星期日322021/8/8 星期日33考点题型设计考点题型设

19、计2021/8/8 星期日34在在下下图图所所示示的的各各图图中中，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度均均为为B，带带电电粒粒子子的的速速率率均均为为v，带带电电荷荷量量均均为为q。试试求求出出图图中中带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向。带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向。洛伦兹力的大小和方向洛伦兹力的大小和方向2021/8/8 星期日352021/8/8 星期日36点点评评：在在计计算算洛洛伦伦兹兹力力的的大大小小时时，要要注注意意v应应取取与与B垂垂直直的的分量。洛伦兹力的方向垂直于分量。洛伦兹力的方向垂直于v与与B所决定的平面。所决定的平面。2021/8/8 星期日37(哈哈尔尔滨滨六

20、六中中20202020学学年年高高二二下下学学期期开开学学测测试试)用用细细线线和和带带电电小小球球做做成成的的摆摆，把把它它放放置置在在某某匀匀强强磁磁场场中中，如如图图所所示示，在在带带电电小小球球摆摆动动的的过过程程中中，连连续续两两次次经经过过最最低低点点时时，相相同同的的物物理量是理量是(不计空气阻力不计空气阻力)()A小球受到的洛伦兹力小球受到的洛伦兹力 B摆线的张力摆线的张力C小球的速度小球的速度 D小球的动能小球的动能答案：答案：D2021/8/8 星期日382021/8/8 星期日39带电物体在复合场中的运动带电物体在复合场中的运动2021/8/8 星期日402021/8/8

21、 星期日41点点评评：本本题题是是带带电电粒粒子子在在复复合合场场中中的的综综合合问问题题，应应在在分分析析物体受力的基础上，弄清物理过程，根据隐含的临界条件求解。物体受力的基础上，弄清物理过程，根据隐含的临界条件求解。2021/8/8 星期日422021/8/8 星期日43答案：答案：AD2021/8/8 星期日442021/8/8 星期日45如如图图所所示示，磁磁流流体体发发电电机机的的极极板板相相距距 d0.2m，极极板板间间有有垂垂直直于于纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，B1.0T。外外电电路路中中可可变变负负载载电电阻阻R用用导导线线与与极极板板相相连连。电电离离气气体体以以速

22、速率率v1100m/s沿沿极极板板射射入入，极极板板间间电电离离气气体体等等效效内内阻阻r0.1，试试求求此此发发电电机机的最大输出功率为多大？的最大输出功率为多大？洛伦兹力与现代科技洛伦兹力与现代科技2021/8/8 星期日46答案：答案：121kW2021/8/8 星期日472021/8/8 星期日48A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B前前表表面面的的电电势势一一定定低低于于后后表表面面的的电电势势，与与哪哪种种离离子子多多无关无关C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量污水流量Q与与U成

23、正比，与成正比，与a、b无关无关答案：答案：BD2021/8/8 星期日492021/8/8 星期日50易错案例剖析易错案例剖析2021/8/8 星期日512021/8/8 星期日522021/8/8 星期日532021/8/8 星期日542021/8/8 星期日55正确答案：正确答案：AB2021/8/8 星期日56课堂知识构建课堂知识构建2021/8/8 星期日572021/8/8 星期日582021/8/8 星期日599、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/12/262022/12/26Monday,December 26,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/12/262022

24、/12/262022/12/2612/26/2022 12:27:37 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/12/262022/12/262022/12/26Dec-2226-Dec-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/12/262022/12/262022/12/26Monday,December 26,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202214、他乡生白发，旧国见青山。26 十二月 20222022/12/262022/12/262022/12/2615、比不了得就不比，得不

25、到的就不要。十二月 222022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202216、行动出成果，工作出财富。2022/12/262022/12/2626 December 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/269、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/12/262022/12/26Monday,December 26,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/12/262022/12/262022/12/261

26、2/26/2022 12:27:37 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/12/262022/12/262022/12/26Dec-2226-Dec-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/12/262022/12/262022/12/26Monday,December 26,202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。26 十二月 20222022/12/262022/12/262022/1

27、2/2615、楚塞三湘接，荆门九派通。十二月 222022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/12/262022/12/2626 December 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/269、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/12/262022/12/26Monday,December 26,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/12/262022/12/262022/12/2612/26/2022 12:27

28、:38 AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/12/262022/12/262022/12/26Dec-2226-Dec-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/12/262022/12/262022/12/26Monday,December 26,202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。26 十二月 20222022/12/262022/12/262022/12/2615、最具挑战性的挑战莫过于提

29、升自我。十二月 222022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/12/262022/12/2626 December 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/26MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉2021/8/8 星期日60