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 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-10-29 09:00:22 | ||
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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
我们知道，磁场对通电导线有作用力；我们还知道，带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？
阴极射线管——观察电子束运动轨迹的装置
阳极
电子束
狭缝
荧光屏
阴极
阴极
阳极
观察电子束在磁场中的偏转
现象：
在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
结论：磁场对运动电荷有作用力——洛伦兹力。
1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力。
F
v
F
v
一、洛伦兹力的方向
B
v
F洛
洛伦兹力垂直于B，垂直于v，即垂直于B和v所决定的平面。
实验表明：运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，与运动方向和磁感应强度的方向都垂直。
可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢？
2.左手定则：
伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内；
让磁感线从 垂直进入，并使 指向 运动的方向，这时
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。
垂直
掌心
四指
正电荷
拇指
说明：①对于负电荷，四指指向电荷运动的反方向。
②洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向所决定的平面。
F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直。
③洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小。
B
v
F洛
B
v
F洛
洛伦兹力与安培力有哪些联系和区别？
(1)联系：安培力是通电导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质。
(2)区别：洛伦兹力对带电粒子恒不做功，但安培力却可以对通电导体做功。
1.(多选)(2023·河南周口高二开学考试)下列图中关于各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子电性的判断正确的是（ ）
CD
2.(2023·安徽省定远中学校考阶段练习)初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子初速度方向如图，则（ ）
A.电子将向左偏转
B.电子将向右偏转
C.电子将向里偏转
D.电子将向外偏转
B
导线中的电流方向与磁场方向垂直时，导线中电荷运动的方向也与磁场的方向垂直。既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么如何由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？
二、洛伦兹力的大小
1.当v⊥B，F＝ ，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大.
2.当v∥B，F＝ ，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力.
3.当v与B成θ角时，F＝ .
[梳理与总结]
qvB
0
qvBsin θ
v
B//
B
v
v//
┴
┴
3.如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小F，并指出洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。
三、电子束的磁偏转
如图所示为显像管原理示意图，从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。
(1)如果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)如果要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
垂直纸面向外
三、电子束的磁偏转
(3)如果要使电子束在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向里并逐渐减小至零，后垂直纸面向外并逐渐增大
三、电子束的磁偏转
1.构造：电视显像管主要由 、 和 三部分组成.
2.原理：电子显像管应用了电子束 的原理.
3.扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在 ，使得电子束打在荧光屏上的光点不断移动.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
场扫描.
[梳理与总结]
电子枪
偏转线圈
荧光屏
磁偏转
不断变化
50
4.(2023·广东清远高二统考期末)如图所示，电子枪射出的电子束进入示波管，在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线，则示波管中的电子束将（ ）
A.向下偏转 B.向上偏转
C.向纸外偏转 D.向纸里偏转
A
洛伦兹力
性质
产生 条件
方向
大小
做功 情况
洛伦兹力与电场力比较
磁场对运动的电荷有作用力
v≠0，且v不与B平行
左手定则
F⊥Bv平面
F洛 = qvBsin θ
一定不做功
电场力
电场对电荷有作用力
无
正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反
F＝qE
可能做正功，可能做负功，也可能不做功
5.(多选)(2023·广东惠州高二统考期中)如图所示，质量为m的带电绝缘小球(可视为质点)用长为l的绝缘细线悬挂于O点，在悬点O下方有匀强磁场。现把小球拉离平衡位置后从A点由静止释放，则下列说法中正确的是（ ）
A.小球从A至C和从D至C到达C点时，速度大小相等
B.小球从A至C和从D至C到达C点时，细线的拉力相等
C.小球从A至C和从D至C到达C点时，加速度相同
D.小球从A至D过程中，小球机械能守恒
ACD
6.如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面间的夹角为α，一质量为m、带电荷量为＋q的圆环A套在OO′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ(1)圆环A的最大加速度为多大？获得最大加速度时
的速度为多大？
(2)圆环A能够达到的最大速度为多大？
洛伦兹力的方向
带电体在洛伦兹力作用下的运动
左手定则
洛伦兹力的大小
电子束的磁偏转
F=qvB(v⊥B)
F=0(v∥B)
F=qvBsinθ(v 与B 成θ角)
磁场对运动电荷的作用力
1.2 磁场对运动电荷的作用力
我们知道，磁场对通电导线有作用力；我们还知道，带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？
阴极射线管——观察电子束运动轨迹的装置
阳极
电子束
狭缝
荧光屏
阴极
阴极
阳极
观察电子束在磁场中的偏转
现象：
在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
结论：磁场对运动电荷有作用力——洛伦兹力。
1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力。
F
v
F
v
一、洛伦兹力的方向
B
v
F洛
洛伦兹力垂直于B，垂直于v，即垂直于B和v所决定的平面。
实验表明：运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，与运动方向和磁感应强度的方向都垂直。
可用什么简洁的方法体现这三者方向关系呢？
2.左手定则：
伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内；
让磁感线从 垂直进入，并使 指向 运动的方向，这时
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。
垂直
掌心
四指
正电荷
拇指
说明：①对于负电荷，四指指向电荷运动的反方向。
②洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向和磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向所决定的平面。
F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直。
③洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小。
B
v
F洛
B
v
F洛
洛伦兹力与安培力有哪些联系和区别？
(1)联系：安培力是通电导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质。
(2)区别：洛伦兹力对带电粒子恒不做功，但安培力却可以对通电导体做功。
1.(多选)(2023·河南周口高二开学考试)下列图中关于各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子电性的判断正确的是（ ）
CD
2.(2023·安徽省定远中学校考阶段练习)初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子初速度方向如图，则（ ）
A.电子将向左偏转
B.电子将向右偏转
C.电子将向里偏转
D.电子将向外偏转
B
导线中的电流方向与磁场方向垂直时，导线中电荷运动的方向也与磁场的方向垂直。既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么如何由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？
二、洛伦兹力的大小
1.当v⊥B，F＝ ，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大.
2.当v∥B，F＝ ，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力.
3.当v与B成θ角时，F＝ .
[梳理与总结]
qvB
0
qvBsin θ
v
B//
B
v
v//
┴
┴
3.如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小F，并指出洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。
三、电子束的磁偏转
如图所示为显像管原理示意图，从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。
(1)如果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)如果要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
垂直纸面向外
三、电子束的磁偏转
(3)如果要使电子束在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
先垂直纸面向里并逐渐减小至零，后垂直纸面向外并逐渐增大
三、电子束的磁偏转
1.构造：电视显像管主要由 、 和 三部分组成.
2.原理：电子显像管应用了电子束 的原理.
3.扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在 ，使得电子束打在荧光屏上的光点不断移动.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
场扫描.
[梳理与总结]
电子枪
偏转线圈
荧光屏
磁偏转
不断变化
50
4.(2023·广东清远高二统考期末)如图所示，电子枪射出的电子束进入示波管，在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线，则示波管中的电子束将（ ）
A.向下偏转 B.向上偏转
C.向纸外偏转 D.向纸里偏转
A
洛伦兹力
性质
产生 条件
方向
大小
做功 情况
洛伦兹力与电场力比较
磁场对运动的电荷有作用力
v≠0，且v不与B平行
左手定则
F⊥Bv平面
F洛 = qvBsin θ
一定不做功
电场力
电场对电荷有作用力
无
正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反
F＝qE
可能做正功，可能做负功，也可能不做功
5.(多选)(2023·广东惠州高二统考期中)如图所示，质量为m的带电绝缘小球(可视为质点)用长为l的绝缘细线悬挂于O点，在悬点O下方有匀强磁场。现把小球拉离平衡位置后从A点由静止释放，则下列说法中正确的是（ ）
A.小球从A至C和从D至C到达C点时，速度大小相等
B.小球从A至C和从D至C到达C点时，细线的拉力相等
C.小球从A至C和从D至C到达C点时，加速度相同
D.小球从A至D过程中，小球机械能守恒
ACD
6.如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面间的夹角为α，一质量为m、带电荷量为＋q的圆环A套在OO′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ
的速度为多大？
(2)圆环A能够达到的最大速度为多大？
洛伦兹力的方向
带电体在洛伦兹力作用下的运动
左手定则
洛伦兹力的大小
电子束的磁偏转
F=qvB(v⊥B)
F=0(v∥B)
F=qvBsinθ(v 与B 成θ角)
磁场对运动电荷的作用力