《運動電荷在磁場中受到的力》【教育知識】

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1、.第三章第三章 磁場磁場第五節(jié) 運動電荷在磁場中受到的力.電視機，是我們家里常見的家用電器，有的叫顯像管電視機，是我們家里常見的家用電器，有的叫顯像管電視，有的叫液晶電視。那么顯像管電視機是如何工作的電視，有的叫液晶電視。那么顯像管電視機是如何工作的呢？這節(jié)課我們就來認(rèn)識下。呢？這節(jié)課我們就來認(rèn)識下。.1.判斷安培力的方向判斷安培力的方向II2.安培力大小的一般計算方法安培力大小的一般計算方法 FFF=ILBsin 知識回顧知識回顧.磁場對通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電荷的定向磁場對通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電荷的定向運動形成的，由此你想到了什么？運動形成的，由此你想到了什么

2、？磁場可能對運動電荷有力的作用。磁場可能對運動電荷有力的作用。導(dǎo)體中的電流是由電荷的導(dǎo)體中的電流是由電荷的定向移動定向移動產(chǎn)生的產(chǎn)生的電流是如何形成的？電流是如何形成的？.http:/ 在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將磁鐵靠近陰極射線在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。實驗結(jié)論實驗結(jié)論 磁場對運動電荷有力的作用。磁場對運動電荷有力的作用。通過觀看視頻，陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)演示實驗，使學(xué)生了解微觀粒子在磁場中受到力的作用。.洛倫茲力的方向1.實驗探究：磁場對運動電荷是否有力的作用（1）探究過程 無外加磁場時

3、，陰極射線管中電子束的運動軌跡為直線.外加蹄形磁鐵時，陰極射線管中電子束運動軌跡發(fā)生彎曲 交換磁鐵N、S極，電子束的偏轉(zhuǎn)方向與之前相反 換用兩個蹄形磁鐵時，電子束的偏轉(zhuǎn)角度增大.洛倫茲洛倫茲（1853 1928）一、洛倫茲力一、洛倫茲力2.洛倫茲力與安培力的關(guān)系：洛倫茲力與安培力的關(guān)系：1.磁場對運動電荷有力的作用，磁場對運動電荷有力的作用，這個這個力叫做洛侖茲力。力叫做洛侖茲力。安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)；安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)；洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。安培力安培力洛侖茲力洛侖茲力磁場對磁場對電流電流的作用的作用磁場對磁場對運動電荷運動電荷的作用的作用因因

4、果果微觀原因微觀原因宏觀表現(xiàn)宏觀表現(xiàn).u猜想：猜想：能不能用左手定則來判定？能不能用左手定則來判定？u推理：推理：我們曾經(jīng)用左手定則判定安培力的方向。大量定我們曾經(jīng)用左手定則判定安培力的方向。大量定 向移動電荷所受洛倫茲力宏觀表現(xiàn)為安培力，向移動電荷所受洛倫茲力宏觀表現(xiàn)為安培力，因此，可以用因此，可以用左手定則左手定則判定洛倫茲力的方向。判定洛倫茲力的方向。u驗證：驗證：嘗試不同方向的磁場對電子束的不同影響，判斷嘗試不同方向的磁場對電子束的不同影響，判斷 運動的電子束在各種方向的磁場中的受力方向。運動的電子束在各種方向的磁場中的受力方向。洛侖茲力洛侖茲力 F洛洛 的方向如何確定？的方向如何確定

5、？.10v1.伸開伸開左手左手，使拇指與其余四指，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，若內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷四指指向正電荷運動的方向，那運動的方向，那么么拇指所指拇指所指的方向就是正電荷所的方向就是正電荷所受受洛倫茲力洛倫茲力的方向。的方向。F洛洛F洛洛二、洛倫茲力的方向二、洛倫茲力的方向 左手定則左手定則2.若四指指向負(fù)電荷運動的反若四指指向負(fù)電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。v.BvF洛洛1.以相同速度進入同一磁場的正、負(fù)

6、電荷受到的洛倫茲力以相同速度進入同一磁場的正、負(fù)電荷受到的洛倫茲力方向相反。方向相反。2洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于速度，即垂直洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于速度，即垂直于于 v 和和 B 所組成的平面。所組成的平面。.思考1.判斷下列說法的正誤（1）洛倫茲力方向一定與電荷的運動方向垂直，磁場方向也一定與電荷的運動方向垂直。（）（2）運動電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強度一定為 0。（）（3）如果把q改為q，且速度反向，則洛倫茲力的方向不變。（）.例例1.試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受洛倫茲試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受洛倫茲力的方向力的方向。FFF

7、 垂直于紙面垂直于紙面向外向外F 垂直于紙面垂直于紙面向外向外vBvBvBvB.如果帶電粒子射入勻強磁場時（不計粒子重力），初速如果帶電粒子射入勻強磁場時（不計粒子重力），初速度度 v0 跟磁感強度跟磁感強度 B 的方向平行，粒子將做什么運動？的方向平行，粒子將做什么運動？以初速度以初速度 v0 做勻速直線運動做勻速直線運動試判斷：圖中的帶電粒子試判斷：圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫剛進入磁場時所受的洛倫茲力的情況如何？茲力的情況如何？v0類比：類比：我們知道，當(dāng)電流方向跟磁場方向平行時安培力等于我們知道，當(dāng)電流方向跟磁場方向平行時安培力等于0。當(dāng)帶電粒子的運動方向與磁場方向平行時，洛倫

8、茲力最當(dāng)帶電粒子的運動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力最小小 F洛洛=0。.(vB)三、洛倫茲力的大小三、洛倫茲力的大小電荷量為電荷量為 q 的粒子以速度的粒子以速度 v 運動時，如果速度方向與磁運動時，如果速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，那么粒子所受的洛倫茲力為：感應(yīng)強度方向垂直，那么粒子所受的洛倫茲力為：F洛洛=qvB當(dāng)當(dāng) vB 時，時，F(xiàn)洛洛=0 若帶電粒子不垂直射入磁場，粒子受到的洛倫茲力又如若帶電粒子不垂直射入磁場，粒子受到的洛倫茲力又如何呢何呢?.v2v1vF洛洛=qvBsin (為為 B 與與 v 的夾角的夾角).1.安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力安培力是洛倫茲力的宏觀

9、表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力微觀表現(xiàn)。微觀表現(xiàn)。2.大小關(guān)系：大小關(guān)系：F安安 NF洛洛（N是導(dǎo)體中運動的電荷數(shù)）。是導(dǎo)體中運動的電荷數(shù)）。3.方向關(guān)系：方向關(guān)系：F安安 與與 F洛洛方向相同。方向相同。4.F安安與與 F洛洛 本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力。本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力。洛倫茲力與安培力的關(guān)系洛倫茲力與安培力的關(guān)系.例例2.一初速度為零的質(zhì)子（質(zhì)量一初速度為零的質(zhì)子（質(zhì)量 m=1.67 kg，電荷，電荷量量 q=1.6 C），經(jīng)過電壓為），經(jīng)過電壓為 3340 V 的電場加速后，的電場加速后，垂直進入磁場感應(yīng)強度為垂直進入磁場感應(yīng)強度為 5.0 T 的勻強磁場中，質(zhì)子的勻強磁場中

10、，質(zhì)子所受洛侖磁力為多大？所受洛侖磁力為多大？解析：由動能定理：解析：由動能定理：qU =則質(zhì)子所受洛倫慈力則質(zhì)子所受洛倫慈力 F=qvB=qB =6.4 N。.1.關(guān)于安培力和洛倫茲力，下列說法正確的是關(guān)于安培力和洛倫茲力，下列說法正確的是()A.安培力和洛倫茲力是性質(zhì)完全不同的兩種力安培力和洛倫茲力是性質(zhì)完全不同的兩種力 B.安培力和洛倫茲力，其本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用安培力和洛倫茲力，其本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力力 C.安培力和洛倫茲力，二者是等價的安培力和洛倫茲力，二者是等價的 D.安培力對通電導(dǎo)體能做功，但洛倫茲力對運動電荷不能安培力對通電導(dǎo)體能做功，但洛倫茲力對運動電荷不能

11、做功做功BD.http:/ 2.洛倫茲力方向的判斷：洛倫茲力方向的判斷：左手定則。左手定則。Fv、B 所在的平面；負(fù)電荷的方向與正電荷的相反所在的平面；負(fù)電荷的方向與正電荷的相反3.洛倫茲力的大?。郝鍌惼澚Φ拇笮。篎=qvBsin（為為 B 與與 v 的夾角）的夾角）4.電視顯像管的工作原理電視顯像管的工作原理.1.試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向、或帶電粒試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向、或帶電粒子的電性、或帶點粒子的運動方向。子的電性、或帶點粒子的運動方向。vF洛洛vv洛倫茲力方向洛倫茲力方向垂直紙面向里垂直紙面向里洛倫茲力方向洛倫茲力方向垂直紙面向外垂直紙面向外vF洛洛.BC2.

12、下列說法中正確的是（下列說法中正確的是（）A.磁場方向、電荷運動方向、洛侖茲力方向三者總是互磁場方向、電荷運動方向、洛侖茲力方向三者總是互相垂直的相垂直的 B.洛侖茲力方向一定既垂直于磁場方向，又垂直于電荷洛侖茲力方向一定既垂直于磁場方向，又垂直于電荷運動方向運動方向 C.電荷運動方向與磁場方向可能垂直，也可能不垂直，電荷運動方向與磁場方向可能垂直，也可能不垂直，但洛侖茲力方向一定與磁場方向和運動方向都垂直但洛侖茲力方向一定與磁場方向和運動方向都垂直 D.根據(jù)電荷運動方向和洛侖茲力方向，一定能確定磁場根據(jù)電荷運動方向和洛侖茲力方向，一定能確定磁場方向方向.3.當(dāng)一帶正電當(dāng)一帶正電 q 的粒子以

13、速度的粒子以速度 v 沿螺線管中軸線進入該沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，則通電螺線管，若不計重力，則（）A.帶電粒子速度大小改變帶電粒子速度大小改變 B.帶電粒子速度方向改變帶電粒子速度方向改變 C.帶電粒子速度大小不變帶電粒子速度大小不變 D.帶電粒子速度方向不變帶電粒子速度方向不變CDUqv.4.擺長為擺長為 L 的單擺在勻強磁場中擺動，擺動中擺線始終的單擺在勻強磁場中擺動，擺動中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，電量為繃緊，若擺球帶正電，電量為 q，質(zhì)量為，質(zhì)量為 m，磁感應(yīng)強，磁感應(yīng)強度為度為 B，細(xì)繩與豎直方向的夾角為，細(xì)繩與豎直方向的夾角為 。當(dāng)小球從如圖所。當(dāng)小球從如圖所示的位置擺到最低處時，擺線上拉力示的位置擺到最低處時，擺線上拉力 T 多大？多大？.27當(dāng)擺球向右擺到最低點時，速度方當(dāng)擺球向右擺到最低點時，速度方向水平向右，洛倫茲力方向豎直向向水平向右，洛倫茲力方向豎直向上，如圖所示。則：上，如圖所示。則：Tmg=m32cos21 cosTmgmgBqgL解析解析:擺球在運動中洛倫茲力不做功，由動能定理得：擺球在運動中洛倫茲力不做功，由動能定理得：mgL(1cos)=v=TF洛洛vmg32cos21 cosTmgmgBqgL答案：答案：