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43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43张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-12 09:38:42 | ||
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文档简介
(共43张PPT)
1.2 磁场对运动电荷的作用力
带电粒子在磁场中受到的力
问题1：为什么南北极地区会出现极光现象？
问题2：磁场对运动电荷会有力的作用吗？
问题3：洛伦兹力与安培力两者存在什么联系？
问题4：如何判定洛伦兹力的方向？
问题5：能否根据已有知识推导洛伦兹力的表达式
问题6：洛伦兹力会改变运动电荷的速度吗？
磁场对通电导线有作用力，而带电粒子的定向运动形成电流，那么，磁场对运动电荷有作用力吗？
定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力
安培力方向既垂直于磁场方向，也垂直于电流方向；满足左手定则。
请问洛伦兹力的方向有何特点？
无外加磁场时,阴极射线管中电子束的运动轨迹是什么？
当磁铁靠近阴极射线管时，管中电子束运动轨迹将会怎样？
交换磁铁N、S极，电子束的偏转方向将会怎样？
请观看演示实验，思考以下问题：
无外加磁场时,阴极射线管中电子束的运动轨迹为 。
当磁铁靠近阴极射线管时，管中电子束运动轨迹 。
交换磁铁N、S极，电子束的偏转方向与之前 。
请观看演示实验，思考以下问题：
直线
发生弯曲
相反
阴极射线管中的电子束
加磁场后，电子束偏转
洛伦兹力的方向
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。
判断安培力的方向
判断洛伦兹力的方向
正电荷定向移动的方向
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。
F洛
v
v
F洛
知识点拨：判断运动的负电荷所受洛伦兹力方向时，四指指向负电荷运动的反方向，则拇指指向负电荷的受力方向
思考：如何判断运动的负电荷所受洛伦兹力方向？
〖2019.6学〗13．下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是（ ）
A
浙江高考真题练
－q
竖直向上
竖直向上
垂直纸面向里
垂直纸面向外
判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
对点训练1.
洛伦兹力的本质
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
导线中的电流方向与磁场方向垂直时，安培力大小为F=BIL。
在这种情况下，导线中电荷定向移动的方向与磁场方向垂直。
既然安培力是洛伦兹力的宏观体现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力表达式呢？
思考与讨论
考查一段长为vt的导体如图。设静止导线中定向运动的带电粒子的速度都是v，单位体积内的粒子数为n；
思考与讨论
2.算出图1.2-3中一段导线中的粒子数，这就是在时间t内通过横截面S的粒子数
N=nSvt
3. 粒子的电荷量记为q，可算出时间t内通过导体横截面的电量Q
Q=Nq=nqsvt
4.由此可以算出粒子电量q与电流强度I的关系
I=nqsv
5.长为vt的导体受的安培力F安
F安=BIL=Bnqsv2t
6.每个粒子受到的力，它等于F洛
F洛=F安/N=qvB
(v⊥B)
洛伦兹力的大小
电荷量为 q 的粒子以速度 v 运动时，如果速度方向
与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受的洛伦兹力为：
F洛 = qvB
当 v∥B 时， F洛 = 0
若带电粒子不垂直射入磁场，粒子受到的洛伦兹力又如何呢
F=Bqvsinθ
（θ为B为v的夹角）
B
B⊥
B∥
B
v
V
洛伦兹力的方向总是既垂直于速度,又垂直于磁场, 即垂直于V 和B 所组成的平面.
洛伦兹力与安培力的区别和联系
(1)区别
洛伦兹力是指单个带电粒子在磁场中的受力，
安培力指通电导线的受力
洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功
(2)联系
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
方向关系：两者都可用左手定则判断
大小关系：F安=NF洛(N是导体中运动的电荷数)
电子束的磁偏转
显像管电视机就利用了电子束磁偏转原理。
显像管电视机的核心部件为显像管。
电子枪
电子束
荧光屏
偏转线圈
原理图
主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等
5、若要使亮点既水平移动，又竖直移动，
需要什么样的偏转磁场？
思考与讨论
需要相互垂直的变化的两个磁场
6、如何形成两个相互垂直变化的磁场？
相互垂直的变化的两个磁场由两个环上的四个线圈中的电流产生。
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，所以，我们感觉整个荧光屏都在发光。
电视显像管应用了电子束磁偏转的原理.
7、电子束打在荧光屏上形成一个小亮点，如何使整 个屏幕点亮？
电子束的磁偏转小结
①利用磁场可使电子束发生偏转；
②利用一定规律变化的磁场可使电子束完成扫描；
③利用相互垂直的一定规律变化的磁场可使电子束完成全屏扫描；
④因人眼的视觉暂留，电子束的扫描点亮全屏。
磁液体发电机
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，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
（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？
原理图
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
请画出以下几种条件下带点离子的运动情况：
1、正电荷改为负电荷；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
请画出以下几种条件下带点离子的运动情况：
2、正电荷从速度选择器右边入射；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
3、电场方向改变；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
4、磁场方向改变；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
5、电场、磁场方向同时改变；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
6、v>E/B
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
7、v8．〖2017.11〗（洛伦兹力） 如图所示，在两水平金属板构成的器件中，存在着匀强电场与匀强磁场，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．以某一水平速度进入的不计重力的带电粒子恰好能沿直线运动，下列说法正确的是( )
A．粒子一定带负电
B．粒子的速度大小
C．若粒子速度大小改变，粒子将做曲线运动
D．若粒子速度大小改变，电场对粒子的作用力会发生变化
浙江高考真题练
C
电磁流量计
(1)结构：如图所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场．
(2)原理：当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即：
所以
液体流量
挑战练习
BC
霍尔元件（课本101页）
1879 年，美国物理学家霍尔观察到，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，导体中能够自由移动的带电粒子在洛伦兹力的作用下，向着与电流、磁场都垂直的方向漂移，继而在该方向上出现了电势差（图5.2-11）。后来大家把这个现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。
通过分析可知，霍尔电压UH与磁感应强度B有线性关系，
因此利用霍尔元件可以测量磁感应强度的大小和方向。
(1)定义：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，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）．
(2)电势高低的判断：如图，金属导体中的电流I向右时，根据左手定则可得，金属中的自由电子受到的洛伦兹力方向向 ，电子在 表面聚集，因此下表面A′的电势 。
(3)霍尔电压的推导：导体中的自由电荷(电子)在洛伦兹力作用下偏转，A、A′间出现电势差，当自由电荷所受静电力和洛伦兹力 时，A、A′间的电势差(U)就保持稳定。
I＝nqvS，S＝hd 联立得
式中的比例系数 称为霍尔系数．
霍尔元件（课本101页）
上
上
高
平衡
挑战练习
1.如图所示，匀强磁场垂直于平面竖直向上，要使速率相同的电子进入磁场后，受到的洛伦兹力最大，并且洛伦兹力的方向指向轴正方向，那么电子运动方向可能是( )
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
D
挑战练习
2.如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
D
挑战练习
3.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( )
A．端先着地
B．端先着地
C．两端同时着地
D．以上说法均不正确
B
4.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )
A．竖直向下沿直线射向地面
B．相对于预定点稍向东偏转
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
B
v
挑战练习
挑战练习
5．太阳内部活动剧烈时会向宇宙抛射大量高能带电粒子，若这些粒子都到达地面，将会对地球上的生命带来灾难，地球也因此无法孕育生命。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是（ ）
A．地磁场直接把高能带电粒子给反射回去
B．只有在太阳内部活动剧烈时，地磁场才对
射向地球表面的宇宙射线有阻挡作用
C．地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球
的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转
D．地磁场只对带电的宇宙射线有屏蔽作用，
对不带电的射线（如γ射线）没有阻挡作用
D
挑战练习
5．D【详解】A．根据左手定则，高能带电粒子在地磁场中受到洛伦兹力的作用，发生偏转，使其不能到达地面，不是反射回去，故A错误；
B．地磁场对任何射向地球表面的带电宇宙射线，都有洛伦兹力作用，使带电射线发生偏转，起到阻挡作用，故B错误；
C．根据左手定则，地磁场对沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射线中的带电粒子使其做曲线运动，不会向两极偏转，故C错误；
D．地磁场对不带电的射线无阻挡作用，因为它们不受洛仑兹力，故D正确。
故选D。
课堂小结
安培力与洛伦兹力
洛伦兹力
大小：
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
（为与的夹角）
方向：用左手定则
练习. 摆长为 L 的单摆在匀强磁场中摆动，摆动中摆线始终绷紧，若摆球带正电，电量为 q，质量为 m，磁感应强度为 B，细绳与竖直方向的夹角为 α 。当小球从如图所示的位置摆到最低处时，摆线上拉力 T 多大？
α
T
F洛
v
mg
答案：
43
1.2 磁场对运动电荷的作用力
带电粒子在磁场中受到的力
问题1：为什么南北极地区会出现极光现象？
问题2：磁场对运动电荷会有力的作用吗？
问题3：洛伦兹力与安培力两者存在什么联系？
问题4：如何判定洛伦兹力的方向？
问题5：能否根据已有知识推导洛伦兹力的表达式
问题6：洛伦兹力会改变运动电荷的速度吗？
磁场对通电导线有作用力，而带电粒子的定向运动形成电流，那么，磁场对运动电荷有作用力吗？
定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力
安培力方向既垂直于磁场方向，也垂直于电流方向；满足左手定则。
请问洛伦兹力的方向有何特点？
无外加磁场时,阴极射线管中电子束的运动轨迹是什么？
当磁铁靠近阴极射线管时，管中电子束运动轨迹将会怎样？
交换磁铁N、S极，电子束的偏转方向将会怎样？
请观看演示实验，思考以下问题：
无外加磁场时,阴极射线管中电子束的运动轨迹为 。
当磁铁靠近阴极射线管时，管中电子束运动轨迹 。
交换磁铁N、S极，电子束的偏转方向与之前 。
请观看演示实验，思考以下问题：
直线
发生弯曲
相反
阴极射线管中的电子束
加磁场后，电子束偏转
洛伦兹力的方向
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。
判断安培力的方向
判断洛伦兹力的方向
正电荷定向移动的方向
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。
F洛
v
v
F洛
知识点拨：判断运动的负电荷所受洛伦兹力方向时，四指指向负电荷运动的反方向，则拇指指向负电荷的受力方向
思考：如何判断运动的负电荷所受洛伦兹力方向？
〖2019.6学〗13．下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是（ ）
A
浙江高考真题练
－q
竖直向上
竖直向上
垂直纸面向里
垂直纸面向外
判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
对点训练1.
洛伦兹力的本质
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
导线中的电流方向与磁场方向垂直时，安培力大小为F=BIL。
在这种情况下，导线中电荷定向移动的方向与磁场方向垂直。
既然安培力是洛伦兹力的宏观体现，那么我们是否可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力表达式呢？
思考与讨论
考查一段长为vt的导体如图。设静止导线中定向运动的带电粒子的速度都是v，单位体积内的粒子数为n；
思考与讨论
2.算出图1.2-3中一段导线中的粒子数，这就是在时间t内通过横截面S的粒子数
N=nSvt
3. 粒子的电荷量记为q，可算出时间t内通过导体横截面的电量Q
Q=Nq=nqsvt
4.由此可以算出粒子电量q与电流强度I的关系
I=nqsv
5.长为vt的导体受的安培力F安
F安=BIL=Bnqsv2t
6.每个粒子受到的力，它等于F洛
F洛=F安/N=qvB
(v⊥B)
洛伦兹力的大小
电荷量为 q 的粒子以速度 v 运动时，如果速度方向
与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受的洛伦兹力为：
F洛 = qvB
当 v∥B 时， F洛 = 0
若带电粒子不垂直射入磁场，粒子受到的洛伦兹力又如何呢
F=Bqvsinθ
（θ为B为v的夹角）
B
B⊥
B∥
B
v
V
洛伦兹力的方向总是既垂直于速度,又垂直于磁场, 即垂直于V 和B 所组成的平面.
洛伦兹力与安培力的区别和联系
(1)区别
洛伦兹力是指单个带电粒子在磁场中的受力，
安培力指通电导线的受力
洛伦兹力永不做功，而安培力可以做功
(2)联系
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
方向关系：两者都可用左手定则判断
大小关系：F安=NF洛(N是导体中运动的电荷数)
电子束的磁偏转
显像管电视机就利用了电子束磁偏转原理。
显像管电视机的核心部件为显像管。
电子枪
电子束
荧光屏
偏转线圈
原理图
主要构造:
电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等
5、若要使亮点既水平移动，又竖直移动，
需要什么样的偏转磁场？
思考与讨论
需要相互垂直的变化的两个磁场
6、如何形成两个相互垂直变化的磁场？
相互垂直的变化的两个磁场由两个环上的四个线圈中的电流产生。
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，所以，我们感觉整个荧光屏都在发光。
电视显像管应用了电子束磁偏转的原理.
7、电子束打在荧光屏上形成一个小亮点，如何使整 个屏幕点亮？
电子束的磁偏转小结
①利用磁场可使电子束发生偏转；
②利用一定规律变化的磁场可使电子束完成扫描；
③利用相互垂直的一定规律变化的磁场可使电子束完成全屏扫描；
④因人眼的视觉暂留，电子束的扫描点亮全屏。
磁液体发电机
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，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
（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？
原理图
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
请画出以下几种条件下带点离子的运动情况：
1、正电荷改为负电荷；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
请画出以下几种条件下带点离子的运动情况：
2、正电荷从速度选择器右边入射；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
3、电场方向改变；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
4、磁场方向改变；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
5、电场、磁场方向同时改变；
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
6、v>E/B
速度选择器
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 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。
试分析以下几种条件下带点离子的运动情况：
7、v
A．粒子一定带负电
B．粒子的速度大小
C．若粒子速度大小改变，粒子将做曲线运动
D．若粒子速度大小改变，电场对粒子的作用力会发生变化
浙江高考真题练
C
电磁流量计
(1)结构：如图所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场．
(2)原理：当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即：
所以
液体流量
挑战练习
BC
霍尔元件（课本101页）
1879 年，美国物理学家霍尔观察到，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，导体中能够自由移动的带电粒子在洛伦兹力的作用下，向着与电流、磁场都垂直的方向漂移，继而在该方向上出现了电势差（图5.2-11）。后来大家把这个现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。
通过分析可知，霍尔电压UH与磁感应强度B有线性关系，
因此利用霍尔元件可以测量磁感应强度的大小和方向。
(1)定义：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，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）．
(2)电势高低的判断：如图，金属导体中的电流I向右时，根据左手定则可得，金属中的自由电子受到的洛伦兹力方向向 ，电子在 表面聚集，因此下表面A′的电势 。
(3)霍尔电压的推导：导体中的自由电荷(电子)在洛伦兹力作用下偏转，A、A′间出现电势差，当自由电荷所受静电力和洛伦兹力 时，A、A′间的电势差(U)就保持稳定。
I＝nqvS，S＝hd 联立得
式中的比例系数 称为霍尔系数．
霍尔元件（课本101页）
上
上
高
平衡
挑战练习
1.如图所示，匀强磁场垂直于平面竖直向上，要使速率相同的电子进入磁场后，受到的洛伦兹力最大，并且洛伦兹力的方向指向轴正方向，那么电子运动方向可能是( )
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
D
挑战练习
2.如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
D
挑战练习
3.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( )
A．端先着地
B．端先着地
C．两端同时着地
D．以上说法均不正确
B
4.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )
A．竖直向下沿直线射向地面
B．相对于预定点稍向东偏转
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
B
v
挑战练习
挑战练习
5．太阳内部活动剧烈时会向宇宙抛射大量高能带电粒子，若这些粒子都到达地面，将会对地球上的生命带来灾难，地球也因此无法孕育生命。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是（ ）
A．地磁场直接把高能带电粒子给反射回去
B．只有在太阳内部活动剧烈时，地磁场才对
射向地球表面的宇宙射线有阻挡作用
C．地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球
的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转
D．地磁场只对带电的宇宙射线有屏蔽作用，
对不带电的射线（如γ射线）没有阻挡作用
D
挑战练习
5．D【详解】A．根据左手定则，高能带电粒子在地磁场中受到洛伦兹力的作用，发生偏转，使其不能到达地面，不是反射回去，故A错误；
B．地磁场对任何射向地球表面的带电宇宙射线，都有洛伦兹力作用，使带电射线发生偏转，起到阻挡作用，故B错误；
C．根据左手定则，地磁场对沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射线中的带电粒子使其做曲线运动，不会向两极偏转，故C错误；
D．地磁场对不带电的射线无阻挡作用，因为它们不受洛仑兹力，故D正确。
故选D。
课堂小结
安培力与洛伦兹力
洛伦兹力
大小：
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
（为与的夹角）
方向：用左手定则
练习. 摆长为 L 的单摆在匀强磁场中摆动，摆动中摆线始终绷紧，若摆球带正电，电量为 q，质量为 m，磁感应强度为 B，细绳与竖直方向的夹角为 α 。当小球从如图所示的位置摆到最低处时，摆线上拉力 T 多大？
α
T
F洛
v
mg
答案：
43