人教版高中物理选修3-1第3章第5节运动电荷在磁场中受到的力 （共21张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-1第3章第5节运动电荷在磁场中受到的力 （共21张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 261.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-12-23 07:56:42 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
3.5 运动电荷在磁场中受到的力
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．
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
B
f
v
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
B
v
f
B⊥
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．
3.5 运动电荷在磁场中受到的力
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．
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
B
f
v
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
B
v
f
B⊥
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．