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）
文档属性
| 名称 | 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） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-05 14:28:38 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
§1.2 磁场对运动电荷的作用力
洛伦兹力
洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。
洛伦兹力的方向
左手定则：
伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷移动的方向（电流的方向），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。
若为负电荷，四指应指向负电荷运动的反方向！
洛伦兹力的方向
在地球赤道附近某建筑上有竖直的避雷针，当一团带正电的乌云经过其正上方时，避雷针发生放电，此过程中地磁场对闪电的作用方向是（ ）
A. 向东 B.向南 C.向西 D.向北
洛伦兹力的方向
洛伦兹力方向与磁场方向、电荷运动方向始终垂直（磁场方向与电荷运动方向不一定垂直），洛伦兹力只能改变粒子运动方向，不能改变粒子运动快慢！
洛伦兹力永不做功！
洛伦兹力的大小
洛伦兹力与安培力的关系：
安培力是洛仑兹力的宏观表现；
洛仑兹力是安培力的微观原因。
安培力
洛伦兹力
微观
宏观
安培力可以做功，洛伦兹力不做功
洛伦兹力的大小
设有一段长为 L，横截面积为 S 的直导线，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。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。
F = qvB
洛伦兹力的大小
1、当电荷运动方向与磁场方向垂直时：
2、当电荷运动方向与磁场方向平行时:
F = qvB
F = 0
3、当电荷运动方向与磁场方向成一定角度时：
F = qvBsinθ
洛伦兹力与库仑力
洛伦兹力 库仑力
作用对象
大小
受力方向
作用效果
做功情况
运动电荷
所有电荷
F = qvBsinθ
F = qE
洛伦兹力垂直于B和v决定的平面
沿电场线的切线方向
只改变速度的方向，不改变速度的大小
改变速度的大小，可能改变速度的方向
永不做功
可能做功
电子束的磁偏转
电子束的磁偏转
磁偏转与电偏转的区别：
电偏转中，带电粒子做类平抛运动，偏转后动能增大；
磁偏转中，带电粒子实际上做匀速圆周运动，偏转过程中动能不变。
1、从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用．如图1为地磁场的示意图(虚线，方向未标出)，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有 α (氦的原子核)、β (电子)、γ (光子)射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下( )
A．α 射线沿直线射向赤道
B．β 射线向西偏转
C．γ 射线向东偏转
D．质子向北偏转
2、如图所示，长为 l的绝缘轻绳上端固定于 O点，下端系一质量为 m的带负电小球，在小球运动的竖直平面内有垂直该平面向里的匀强磁场．某时刻给小球一垂直于磁场、水平向右的初速度，小球能做完整的圆周运动．不计空气阻力，重力加速度为 g，则( )
A．小球做匀速圆周运动
B．小球运动过程中机械能不守恒
C．小球在最高点的最小速度
D．最低点与最高点的绳子拉力差值大于6mg
3、(多选)如图所示，粗糙木板 MN 竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中．t＝0 时，一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电物块沿 MN 以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的 v－t 图象可能是( )
速度选择器
4、在图1.2-11所示的平行板器件中，电场强度 E 和磁感应强度 B 相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。试证明带电粒子具有速度时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
思考：
如果粒子的电性发生改变，粒子能不能沿虚线射出？
如果粒子的比荷发生变化呢？
如果粒子从虚线路径右侧射入呢？
速度选择器
5、在如图所示的平行板器件中，电场强度 E 和磁感应强度 B 相互垂直，一带电粒子重力不计，从左端以速度 v 沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（ ）
一定带正电
速度
若速度，粒子在板间的运动是类平抛运动
若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，仍做直线运动
磁流体发电机
6、一种用磁流体发电的装置如图1.2-12所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，將一束等离子体（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？
（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？
（3）如果接入阻值为 R 的电阻，电源的路端电压是多大？（设A、B板面积为 S，极板间电阻率为 ρ）
磁流体发电机
7、(多选)如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场．一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电离子)沿垂直于磁场的方向喷入磁场．把 P、Q 与电阻 R 相连接．下列说法正确的是( )
A．Q 板的电势高于 P 板的电势
B．R中有由 a 向 b 方向的电流
C．若只改变磁场强弱，R 中电流保持不变
D．若只增大离子入射速度，R 中电流增大
电磁流量计
8、电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置 (单位时间内通过某一截面的液体体积，称为流量)，其结构如图3所示，上、下两个面M、N为导体材料，前、后两个面为绝缘材料．流量计的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度为B的匀强磁场，某次测量中，与上、下两个面M、N相连的电压表示数为U，则管道内液体的流量为( )
A. B. C. D.
电磁流量计
9、某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为 L、直径为 D，左右两端开口，在前后两个内侧面 a、c 固定有金属板作为电极，匀强磁场方向竖直向下．污水(含有大量的正、负离子)充满管口从左向右流经该测量管时，a、c 两端的电压为 U，显示仪器显示污水流量 Q (单位时间内排出的污水体积)．则( )
A．a 侧电势比 c 侧电势低
B．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大
C．污水流量 Q 与 U 成正比，与 L、D 无关
D．匀强磁场的磁感应强度
霍尔效应
1879年美国物理学家E. H. 霍尔观察到，在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。这种现象被称为霍尔效应，出现的电压被称为霍尔电压，具有霍尔效应的元件称为霍尔元件。
霍尔效应
1、电势高低的判断：
若自由电荷是正电荷，则上极板电势高；
若自由电荷是电子等负电荷，则上极板电势低；
2、霍尔电压：
（称为霍尔系数）
（d是磁感线方向上元件的厚度）
电磁流量计
10、(多选)(2020·江苏一模)在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件，在 E、F 间通入恒定电流 I，同时外加与薄片垂直的磁场 B，M、N 间的电压为UH. 已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有( )
A．N 板电势高于 M 板电势
B．磁感应强度越大，MN 间电势差越大
C．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行， UH 不变
D．将磁场和电流分别反向，N 板电势低于 M 板电势
§1.2 磁场对运动电荷的作用力
洛伦兹力
洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。
洛伦兹力的方向
左手定则：
伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷移动的方向（电流的方向），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。
若为负电荷，四指应指向负电荷运动的反方向！
洛伦兹力的方向
在地球赤道附近某建筑上有竖直的避雷针，当一团带正电的乌云经过其正上方时，避雷针发生放电，此过程中地磁场对闪电的作用方向是（ ）
A. 向东 B.向南 C.向西 D.向北
洛伦兹力的方向
洛伦兹力方向与磁场方向、电荷运动方向始终垂直（磁场方向与电荷运动方向不一定垂直），洛伦兹力只能改变粒子运动方向，不能改变粒子运动快慢！
洛伦兹力永不做功！
洛伦兹力的大小
洛伦兹力与安培力的关系：
安培力是洛仑兹力的宏观表现；
洛仑兹力是安培力的微观原因。
安培力
洛伦兹力
微观
宏观
安培力可以做功，洛伦兹力不做功
洛伦兹力的大小
设有一段长为 L，横截面积为 S 的直导线，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。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。
F = qvB
洛伦兹力的大小
1、当电荷运动方向与磁场方向垂直时：
2、当电荷运动方向与磁场方向平行时:
F = qvB
F = 0
3、当电荷运动方向与磁场方向成一定角度时：
F = qvBsinθ
洛伦兹力与库仑力
洛伦兹力 库仑力
作用对象
大小
受力方向
作用效果
做功情况
运动电荷
所有电荷
F = qvBsinθ
F = qE
洛伦兹力垂直于B和v决定的平面
沿电场线的切线方向
只改变速度的方向，不改变速度的大小
改变速度的大小，可能改变速度的方向
永不做功
可能做功
电子束的磁偏转
电子束的磁偏转
磁偏转与电偏转的区别：
电偏转中，带电粒子做类平抛运动，偏转后动能增大；
磁偏转中，带电粒子实际上做匀速圆周运动，偏转过程中动能不变。
1、从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用．如图1为地磁场的示意图(虚线，方向未标出)，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有 α (氦的原子核)、β (电子)、γ (光子)射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下( )
A．α 射线沿直线射向赤道
B．β 射线向西偏转
C．γ 射线向东偏转
D．质子向北偏转
2、如图所示，长为 l的绝缘轻绳上端固定于 O点，下端系一质量为 m的带负电小球，在小球运动的竖直平面内有垂直该平面向里的匀强磁场．某时刻给小球一垂直于磁场、水平向右的初速度，小球能做完整的圆周运动．不计空气阻力，重力加速度为 g，则( )
A．小球做匀速圆周运动
B．小球运动过程中机械能不守恒
C．小球在最高点的最小速度
D．最低点与最高点的绳子拉力差值大于6mg
3、(多选)如图所示，粗糙木板 MN 竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中．t＝0 时，一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电物块沿 MN 以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的 v－t 图象可能是( )
速度选择器
4、在图1.2-11所示的平行板器件中，电场强度 E 和磁感应强度 B 相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。试证明带电粒子具有速度时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
思考：
如果粒子的电性发生改变，粒子能不能沿虚线射出？
如果粒子的比荷发生变化呢？
如果粒子从虚线路径右侧射入呢？
速度选择器
5、在如图所示的平行板器件中，电场强度 E 和磁感应强度 B 相互垂直，一带电粒子重力不计，从左端以速度 v 沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（ ）
一定带正电
速度
若速度，粒子在板间的运动是类平抛运动
若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，仍做直线运动
磁流体发电机
6、一种用磁流体发电的装置如图1.2-12所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，將一束等离子体（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？
（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？
（3）如果接入阻值为 R 的电阻，电源的路端电压是多大？（设A、B板面积为 S，极板间电阻率为 ρ）
磁流体发电机
7、(多选)如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场．一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电离子)沿垂直于磁场的方向喷入磁场．把 P、Q 与电阻 R 相连接．下列说法正确的是( )
A．Q 板的电势高于 P 板的电势
B．R中有由 a 向 b 方向的电流
C．若只改变磁场强弱，R 中电流保持不变
D．若只增大离子入射速度，R 中电流增大
电磁流量计
8、电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置 (单位时间内通过某一截面的液体体积，称为流量)，其结构如图3所示，上、下两个面M、N为导体材料，前、后两个面为绝缘材料．流量计的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度为B的匀强磁场，某次测量中，与上、下两个面M、N相连的电压表示数为U，则管道内液体的流量为( )
A. B. C. D.
电磁流量计
9、某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为 L、直径为 D，左右两端开口，在前后两个内侧面 a、c 固定有金属板作为电极，匀强磁场方向竖直向下．污水(含有大量的正、负离子)充满管口从左向右流经该测量管时，a、c 两端的电压为 U，显示仪器显示污水流量 Q (单位时间内排出的污水体积)．则( )
A．a 侧电势比 c 侧电势低
B．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大
C．污水流量 Q 与 U 成正比，与 L、D 无关
D．匀强磁场的磁感应强度
霍尔效应
1879年美国物理学家E. H. 霍尔观察到，在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。这种现象被称为霍尔效应，出现的电压被称为霍尔电压，具有霍尔效应的元件称为霍尔元件。
霍尔效应
1、电势高低的判断：
若自由电荷是正电荷，则上极板电势高；
若自由电荷是电子等负电荷，则上极板电势低；
2、霍尔电压：
（称为霍尔系数）
（d是磁感线方向上元件的厚度）
电磁流量计
10、(多选)(2020·江苏一模)在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件，在 E、F 间通入恒定电流 I，同时外加与薄片垂直的磁场 B，M、N 间的电压为UH. 已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有( )
A．N 板电势高于 M 板电势
B．磁感应强度越大，MN 间电势差越大
C．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行， UH 不变
D．将磁场和电流分别反向，N 板电势低于 M 板电势