课件22张PPT。磁场对运动电荷的作用磁场对通电导线有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的
由此我们会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用. 一、磁场对运动电荷存在作用力探索：安培力→电荷运动时受磁场力→验证．点击右图观看实验实验表明：阴极射线管（电子射线管）中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力．
洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力．
通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现． 二、洛伦兹力的方向 1．推理：左手定则判断安培力方向，大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向．2．洛伦兹力的方向由左手定则判定
伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向．
（1）对于正电荷四指指向电流方向即指向电荷的运动方向．
（2）对于负电荷四指指向电流方向即指向电荷运动的反方向．例题如图表示磁场B的方向、电荷运动v的方向和磁场对运动电荷作用力f方向的相互关系，其中B、v、f的方向两两相垂直，正确的图是( ) 例题画出图中带电粒子所受洛仑兹力的方向或粒子运动方向． 三、洛伦兹力的大小 1．推导
设有一段长度为L，横截面积为S的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动速率为V．这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中所受的安培力．安培力可以看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力，这段导线中含有的运动电荷数为nLS适用条件：速度方向与磁场方向垂直 f、v（正电荷）与B的方向关系示意Bfv思考若V与B方向不垂直，V与B方向的夹角为θ，洛伦兹力的大小该怎么表达？
f、v（正电荷）与B的方向关系示意BvfB⊥B∥θ四、洛伦兹力的特点 1．洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v和B所组成的平面．
2．洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小．例题下列说法中正确的是：（ ）
A．磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向三者总是互相垂直的
B．洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向
C．电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可能不垂直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和运动方向都垂直
D．根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一定能确定磁场方向例题一个电子以速度v逆着磁感线方向进入一匀强磁场，它在磁场中将做（ ）
A．加速直线运动 B．减速直线运动
C．匀速圆周运动 D．匀速直线运动例题在阴极射线管上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向从右向左，如图，阴极射线将（ ）
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向上偏转
D．向下偏转例题 带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是：
A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变
C．只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用
D．带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小解析： 带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力，不但与速度大小有关，还与速度的方向有关，当v与B平行时，不管v、B、q多大，洛伦兹力总为零．将＋q改为－q，且速度等值反向，这时形成的电流方向仍跟原来相同，由左手定则和F=qvB可知，洛伦兹力不变．
所以，正确选项为B例题质量m=0.1×10-3kg的小物块，带有电量为 q=5×10-4C的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角α=30°，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5T，方向如图，若斜面足够长，问：
（1）物块下滑时，能达到的最大速率为多少？
（2）如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将发生什么情况？ 小结：运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力．
运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力大小为F=qvB．
洛伦兹力的方向可由左手定则来判定． Thank课件28张PPT。磁场对运动电荷的作用复习知识:1.带电粒子在磁场中受洛伦兹力的计算公式？
带电粒子运动方向垂直于磁场方向，f=qvB，该公式的设用条件是V与B相互垂直,带电粒子运动方向平行于磁场方向，f=0。
2.带电粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向？显象管的工作原理显象管模拟问题讨论：带电粒子在匀强磁场中的运动1、带电粒子的轨迹在哪个方位？
2、速度如何变化？
3、受力如何变化？
4、轨迹是什么形状? 洛伦兹力演示仪工作原理：由电子枪发出的电子射线可以使管
的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。两个平行的通电环形线圈可产生沿轴线方向的匀强磁场结论：
带电粒子垂直进入磁场中，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功。问题：
一带电量为q，质量为m，速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场，电子的径迹变弯曲成圆形。推导:
粒子做匀速圆周运动所需的向心力 是由
粒子所受的洛伦兹力提供的,所以说明:
1、轨道半径和粒子的运动速率成正比。
2、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关。例题2：如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直磁场边界自O点射入匀强磁场中后分成了3束，其运动轨迹如图，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计粒子的重力作用，已知OA=OC/2=OD/3，则这三束粒子的速率之比 ︰
︰=＿＿＿＿＿电荷的匀强磁场中的三种运动形式如运动电荷在匀强磁场中除洛仑兹力外其他力均忽略不计（或均被平衡）(2)当υ⊥B时，所受洛仑兹力提供向心力，做匀速圆周运动；(3)当υ与B夹一般角度时，由于可以将υ正交分解为υ∥和υ⊥（分别平行于和垂直于）B，因此电荷一方向以υ∥的速度在平行于B的方向上做匀速直线运动，另一方向以υ⊥的速度在垂直于B的平面内做匀速圆周运动。 (1)当υ∥B时，所受洛仑兹力为零，做匀速直线运动；qvB=mv2/RR=mv/qBT=2πR/v=2πm/qB在同一磁场中，不同的速度的运动粒子，其周期与速度无关，只与其荷质比有关．等距螺旋 例题氘核( )、氚核( )、氦核( )都垂直磁场方向入射同一匀强磁场，求以下几种情况下，它们轨道半径之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁场；（2）以相同动能射入磁场．带电粒子做圆周运动的分析方法－圆心的确定 （１）已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分别作垂直与入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心带电粒子做圆周运动的分析方法－圆心的确定（２）已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心．半径的确定和计算利用平面几何的关系，求出该圆的可能半径（或圆心角），并注意以下两个重要的几何特点：
１．粒子速度的偏向角φ等与圆心角α，并等于AB弦与切线的夹角θ（弦切角）的２倍．即φ=α=2θ=ωt２．相对的弦切角（ θ ）相等，与相邻的弦切角（ θ’ ）互补，
即θ＋ θ’＝１８０°Φ(偏向角）运动时间的确定利用偏转角（即圆心角α）与弦切角的关系，或者利用四边形的内角和等与360°计算出圆心角α的大小,由公式
t=αT/ 360°可求出粒子在磁场中运动的时间注意圆周运动中的有关对称规律如从同一边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等,在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出.带电粒子在磁场中运动的多解问题带电粒子的电性不确定形成多解
受洛仑兹力作用的带电粒子,可能带正电荷,也可能带负电荷,在相同的初速度下,正、负粒子在磁场中的轨迹不同，导致形成双解。带电粒子在磁场中运动的多解问题临界状态不唯一形成多解
带电粒子在洛仑兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子的运动轨迹是圆弧状，因此它可能穿过去了，也可能转过180°从有界磁场的这边反向飞出，形成多解带电粒子在磁场中运动的多解问题运动的重复性形成多解
带电粒子在磁场中运动时，由于某些因素的变化，例如磁场的方向反向或者速度方向突然反向，往往运动具有反复性，因而形成多解。例题一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图4所示，径迹上的每一小段可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）．从图中可以确定 [ ]
A.粒子从a到b，带正电
B．粒子从b到a，带正电
C．粒子从a到b，带负电
D．粒子从b到a，带负电 例题如图所示，abcd为绝缘挡板围成的正方形区域，其边长为L，在这个区域内存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．正、负电子分别从ab挡板中点K，沿垂直挡板ab方向射入场中，其质量为m，电量为e．若从d、P两点都有粒子射出，则正、负电子的入射速度分别为多少？（其中bP=L/4） 例题如图所示，为一有圆形边界的匀强磁场区域，一束质子流以不同速率由圆周上同一点沿半径方向射入磁场，则质子在磁场中
A. 路程长的运动时间长
B. 速率大的运动时间长
C. 速度偏转角大的运动时 间长
D. 运动时间有可能无限长 （设质子不受其它力） 思路分析与解答：粒子只受洛仑兹力，且速度与磁场垂直，粒子在磁场中做匀速圆周运动。周期T=2πm/qB与速度无关，但这并不能保证本例中的粒子在同一磁场区内运动时间相同，因为粒子在题设磁场区内做了一段不完整的圆周运动。
设速度偏转角（入射速度与出射速度之间的夹角）为θ，则由角速度定义
ω=θ/t
可知：以速度v入射的粒子在磁场区飞行时间
t=θ/ω
而ω=v/R，R=mv/qB，则有
t=mθ/qB。
粒子m/q一定，磁场一定，偏转角越大，运动时间越长。速度大，轨道半径大，偏转角小，尽管轨道较长但飞行时间短。
本题C正确例题如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感强度为B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ，若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l，求该粒子的电量和质量之 比. 例题图为电视机中显像管的偏转线圈示意图，它由绕在磁环上的两个相同的线圈串联而成，线圈中通有方向如图所示的电流，当电子束从纸里经磁环中心向纸外射出时，它将：（ ）
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向左偏转 D．向右偏转A例题截面为矩形的金属导体，放在图所示的磁场中，当导体中通有图示方向电流时，导体上、下表面的电势、之间有：（ ）
A． B． C． D．无法判断在真空中，半径为r=3×10-2m的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B=0.2T，方向如图所示，一带正电粒子，以初速度v0=106m/s的速度从磁场边界上直径ab一端a点处射入磁场，已知该粒子荷质比为q/m=108C/kg，不计粒子重力，则（1）粒子在磁场中匀速圆周运动的半径是多少？（2）若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以v0与Oa的夹角θ表示）？最大偏转角多大？
