1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件 2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修2(共18张PPT)

(共18张PPT)
第2节 磁场对运动电荷的作用力
第一章 安培力与洛伦兹力
I
FA
电流是如何形成的？
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v
导体中运动电荷会受磁场力的作用吗？
1.通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。了解洛伦兹力在生产生活中的应用。
2.通过类比通电导线受安培力作用，学会利用左手定则判定洛伦兹力的方向。
3.通过建立洛伦兹力与安培力的微观、宏观联系，推导洛伦兹力的大小，掌握垂直磁场方向进入磁场的带电粒子所受洛伦兹力大小的计算方法。
4.了解显像管的基本构造及工作的基本原理，认识电子束的磁偏转。
知识点一：洛伦兹力
现象：产生类似极光的现象，且磁场方向改变时，极光的偏转也发生改变。
分析：(1)阴极射线管发射的是电子束，在磁场作用下发生偏转，说明受到力的作用。
(2)磁场方向改变，极光偏转发生改变，说明受到该力的方向与磁场方向有关。
阴极射线管——模拟极光的产生
2.洛伦兹力的方向（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的运动方向，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。
1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的力。
v
-q
F
例题：运用左手定则判断洛伦兹力的方向
v
F
v
F
1、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
2、洛伦兹力的方向垂直于v 和 B 组成的平面
总结：
F洛
v
B
3.洛伦兹力大小
问题：可否通过安培力公式推导洛伦兹力公式？
安培力
洛伦兹力
宏观表现
宏观表现
微观实质
微观实质
安培力
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）通电导线中的电流
（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
单位：F(N)，q(C)，v(m/s), B(T)
电荷入射速度与磁感线方向不垂直时
B
θ为B和v
之间的夹角
B⊥
B∥
1．下列各图中，带负电粒子的运动方向、所受洛伦兹力的方向与磁场方向的关系正确的是（　　）
B
练一练
2.下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是（　　）
A．判断安培力的方向用左手定则，判断洛伦兹力的方向用右手定则
B．安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功
C．一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零
D．静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
　C
3.一个初速度为零的质子，经过电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，已知质子质量m，电量q，试求：
（1）质子进入磁场中的速度大小；
（2）质子在磁场中运动时受到的洛伦兹力的大小。
解：（1）穿越电场过程中，由动能定理：qU=mv2，解得：v=
（2）进入磁场受到的洛伦兹力为：F=qvB=qB
答：（1）质子进入磁场中的速度大小是；
（2）质子在磁场中运动时受到的洛伦兹力的大小是qB。
知识点二：洛伦兹力的应用
主要构造：电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等。
原理：应用电子束磁偏转的道理。
在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱在不断变化，电子束打在荧光屏上的光点在不断移动 ——扫描。
1.电视显像管
问题：
-
竖直向上
(3)若要使电子束打在荧光屏上的位置由Ｂ逐渐向Ａ点移动，偏转磁场应该怎样变化？
先竖直向上并逐渐减小；然后竖直向下并逐渐增大。
(1)若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的Ａ点，偏转磁场应该沿什么方向？
(2)若要使电子束打在Ｂ点，磁场应该沿什么方向？
竖直向下
2.磁流体发电机
应用：相当于发电机
结构：如图所示
原理：
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，含有大量的正、负离子）喷入磁场，A、B之间就产生电压。如果把A、B和用电器相连，A、B就是一个直流电源的两极
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A、B间电动势是多少？
已知板间距离为d，磁感应强度为B，等离子体的速度v垂直射入磁场
A、B哪个是正极？
A是正极
电离的气体
地球周围空间有地磁场，两极强，中间弱
从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线
地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用
洛伦兹力
洛伦兹力的方向：左手定则
洛伦兹力的大小
（v与B不垂直）
（三者互相垂直）
应用：电视显像管、磁流式发电机