人教版（2019）选择性必修二 2.2 磁场对运动电荷的作用力 课件26张
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）选择性必修二 2.2 磁场对运动电荷的作用力 课件26张 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-04-11 21:55:46 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
磁场对运动电荷的作用力
1、电流是怎样产生的呢？
电荷的定向移动产生电流
2、判断下列图中安培力的方向，及大小。
B＝4.0×10－2 T，导线长L＝10 cm，I＝1 A。求：导线所受的安培力大小？
I
B
通过以上内容的回顾，请你猜想一下通电导线在磁场中受安培力力的本质是什么？
磁场对运动电荷有力的作用
阴极
阳极
狭缝
荧光屏
电子束
阴极射线管的原理：
从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的
高压作用下，使其加速，形成电子束，轰
击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以
显示电子束的运动轨迹。
探究结论
磁场对运动电荷会产生力的作用。
磁场对运动电荷的作用力方向与磁场方向有关。
磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力
洛伦兹（1853—1928）
亨德里克·安东·洛伦兹，荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。
追问1：猜想洛伦兹力的方向与磁场的方向、运动电荷速度方向有没有关系？
追问3：可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢？
追问2：三者方向在空间上存在怎样的关系？
洛伦兹力的方向-------左手定则
v
v
伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。
若为负电荷，四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向
F
F
v
F
v
F
B
v
B
B
B
v
以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反;
洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
甲
乙
丙
丁
试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.
F洛
v
B
F垂直于
纸面向外
F垂直于
纸面向外
洛伦兹力的特点
以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反;
洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
F洛
v
B
洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。
若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。
[推导]
这段导体所受的安培力：
I的微观表达式：
这段导体中含有的自由电荷数：
v
v
v
v
F安=BIL
I=nqsv
N=nLs
每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：
B∥
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：
(v垂直B）
[问题]若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？
B∥
B
F洛
v
B⊥
为B和v之间的夹角
B
v
B⊥
当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方向的夹角为 ，电荷所受的洛伦兹力大小为：
(v⊥B）
(v∥B）
特例:
上式中各量的单位：
F洛为N，q为C，v为m/s，B为T
要使电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
要使电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
要使电子束从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向外并逐渐减小，
然后垂直纸面向里并逐渐增大。
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，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，所以叫速度选择器。
原理：在电、磁场中，若不计粒子重力，则：
磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，右图是它的示意图，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等粒子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，AB两板间便产生电压。如果把AB和用电器连接，AB就是一个直流电源的两个电极。
思考：正、负离子飞别向哪个极板偏转？
正离子向B极板偏转
负离子向A极板偏转
d
原理
B
正电荷
负电荷
Bqv=Eq
电动势：E源=Ed=Bdv
此发电机的电动势：
（两板距离为d，磁感应强度为B，等离子速度为v，电量为q）
匀速直线运动
思考：粒子最终做什么运动？
E=Bv
例题：如图所示是等离子体发电机的示意图，平行金属板间的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，两板间距离为20㎝，要使AB端的输出电压为220V，则等离子垂直射入磁场的速度为多少？
代入数据得v=2200m/s
一、洛伦兹力的特点
由于洛伦兹力的方向总是与速度方向 ，故洛伦兹力对粒子 .
二、带电粒子在匀强磁场中运动
1.若v∥B，洛伦兹力F＝ ，带电粒子以速度v做 运动.
2.若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动.
(1)向心力由 提供，即 ＝
(2)轨道半径：r＝ .
(3)周期：T＝ ，T与速度v .
三、质谱仪
1.用途：测量带电粒子的 和分析 的重要工具.
2.运动过程：
由①②得r＝ .
3.分析：如图所示，根据带电粒子在磁场中做圆周运动的 大小，就可以判断带电粒子比荷的大小，如果测出半径且已知电荷量，就可求出带电粒子的 .
四、回旋加速器
1.构造图(如图2所示)：
2.工作原理
(1)电场的特点及作用
特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在 的电场.
作用：带电粒子经过该区域时被 .
(2)磁场的特点及作用
特点：D形盒处于与盒面垂直的 磁场中.
作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做 运动，从而改变________， _____周期后再次进入电场.
磁场对运动电荷的作用力
1、电流是怎样产生的呢？
电荷的定向移动产生电流
2、判断下列图中安培力的方向，及大小。
B＝4.0×10－2 T，导线长L＝10 cm，I＝1 A。求：导线所受的安培力大小？
I
B
通过以上内容的回顾，请你猜想一下通电导线在磁场中受安培力力的本质是什么？
磁场对运动电荷有力的作用
阴极
阳极
狭缝
荧光屏
电子束
阴极射线管的原理：
从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的
高压作用下，使其加速，形成电子束，轰
击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以
显示电子束的运动轨迹。
探究结论
磁场对运动电荷会产生力的作用。
磁场对运动电荷的作用力方向与磁场方向有关。
磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力
洛伦兹（1853—1928）
亨德里克·安东·洛伦兹，荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。
追问1：猜想洛伦兹力的方向与磁场的方向、运动电荷速度方向有没有关系？
追问3：可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢？
追问2：三者方向在空间上存在怎样的关系？
洛伦兹力的方向-------左手定则
v
v
伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。
若为负电荷，四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向
F
F
v
F
v
F
B
v
B
B
B
v
以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反;
洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
甲
乙
丙
丁
试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.
F洛
v
B
F垂直于
纸面向外
F垂直于
纸面向外
洛伦兹力的特点
以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反;
洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
F洛
v
B
洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。
若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。
[推导]
这段导体所受的安培力：
I的微观表达式：
这段导体中含有的自由电荷数：
v
v
v
v
F安=BIL
I=nqsv
N=nLs
每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：
B∥
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：
(v垂直B）
[问题]若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？
B∥
B
F洛
v
B⊥
为B和v之间的夹角
B
v
B⊥
当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方向的夹角为 ，电荷所受的洛伦兹力大小为：
(v⊥B）
(v∥B）
特例:
上式中各量的单位：
F洛为N，q为C，v为m/s，B为T
要使电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
要使电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
要使电子束从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向外并逐渐减小，
然后垂直纸面向里并逐渐增大。
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，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，所以叫速度选择器。
原理：在电、磁场中，若不计粒子重力，则：
磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，右图是它的示意图，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等粒子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，AB两板间便产生电压。如果把AB和用电器连接，AB就是一个直流电源的两个电极。
思考：正、负离子飞别向哪个极板偏转？
正离子向B极板偏转
负离子向A极板偏转
d
原理
B
正电荷
负电荷
Bqv=Eq
电动势：E源=Ed=Bdv
此发电机的电动势：
（两板距离为d，磁感应强度为B，等离子速度为v，电量为q）
匀速直线运动
思考：粒子最终做什么运动？
E=Bv
例题：如图所示是等离子体发电机的示意图，平行金属板间的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，两板间距离为20㎝，要使AB端的输出电压为220V，则等离子垂直射入磁场的速度为多少？
代入数据得v=2200m/s
一、洛伦兹力的特点
由于洛伦兹力的方向总是与速度方向 ，故洛伦兹力对粒子 .
二、带电粒子在匀强磁场中运动
1.若v∥B，洛伦兹力F＝ ，带电粒子以速度v做 运动.
2.若v⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动.
(1)向心力由 提供，即 ＝
(2)轨道半径：r＝ .
(3)周期：T＝ ，T与速度v .
三、质谱仪
1.用途：测量带电粒子的 和分析 的重要工具.
2.运动过程：
由①②得r＝ .
3.分析：如图所示，根据带电粒子在磁场中做圆周运动的 大小，就可以判断带电粒子比荷的大小，如果测出半径且已知电荷量，就可求出带电粒子的 .
四、回旋加速器
1.构造图(如图2所示)：
2.工作原理
(1)电场的特点及作用
特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在 的电场.
作用：带电粒子经过该区域时被 .
(2)磁场的特点及作用
特点：D形盒处于与盒面垂直的 磁场中.
作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做 运动，从而改变________， _____周期后再次进入电场.