資源簡介

(共31張PPT)
3
磁場對運動電荷的作用力
第一章　安培力與洛倫茲力
2
掌握洛倫茲力公式的推導過程，會計算洛倫茲力的大小.
1
知道什么是洛倫茲力，會用左手定則判斷洛倫茲力的方向.
重點
3
了解電視顯像管的基本構造及工作的基本原理.
重點
4
學會分析帶電體在洛倫茲力作用下的運動.
難點
我們知道，磁場對通電導線有作用力，而帶電粒子的定向移動形成了電流，那么磁場對運動的電荷是否會有力的作用？
洛倫茲力的方向
通電導線在磁場中受到的安培力，實際上是洛倫茲力的宏觀表現。安培力方向既垂直于磁場方向，也垂直于電流方向，滿足左手定則。那么洛倫茲力的方向有什么特點呢？
洛倫茲力的方向也滿足左手定則。
洛倫茲力的方向
1.洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的力.
2.左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內；讓磁感線從掌心垂直進入，
并使四指指向正電荷運動的方向，這時
拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁
場中所受洛倫茲力的方向.
1.洛倫茲力的方向與磁場方向，電荷運動方向有什么關系？
洛倫茲力的方向總是與電荷運動的方向和磁場方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場方向所決定的平面.
2.當運動的電荷為負電荷時，其所受的洛倫茲力方向如何判斷？
用左手定則判斷，只是在使用左手定則時，四指的指向不是負電荷運動的方向，而是負電荷運動的反方向，即等效電流的方向.
3.洛倫茲力與安培力有哪些聯系和區別？
(1)聯系：安培力是通電導體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現，而洛倫茲力是安培力的微觀本質.
(2)區別：洛倫茲力始終垂直于速度方向，只改變速度的方向，不改變速度的大小，對帶電粒子不做功.但安培力卻可以對導體做功.
1.(2021·福建高二學業考試)下列圖中帶電粒子所受的洛倫茲力的方向水平向左的是
A　　　　　 B C　　　　　　D
√
2.如圖所示，通電直導線通有豎直向上的電流，其右側一個初速度為v0的電子，沿平行于通電長直導線的方向向上射出，不計電子重力，則
A.電子將向左偏轉，速率不變
B.電子將向右偏轉，速率不變
C.電子運動方向不變，速率不變
D.電子將向右偏轉，速率改變
√
由安培定則可知導線右側磁場方向垂直紙面向里，然后根據左手定則可知運動電子所受洛倫茲力向右，因此電子將向右偏轉，洛倫茲力不做功，故其速率不變，故A、C、D錯誤，B正確.
洛倫茲力的大小
導線中的電流方向與磁場方向垂直時，導線中電荷運動的方向也與磁場的方向垂直。既然安培力是洛倫茲力的宏觀表現，那么如何由安培力的表達式推導出洛倫茲力的表達式？
推導
推導：如圖所示，勻強磁場的磁感應強度為B.設磁場中有一段長度為L的通電導線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數為n，每個自由電荷的電荷量均為q，且定向運動的速率都是v.則導線中的電流是I＝nqvS，導線在磁場中所受的安培力F安＝nqvSLB，
導線中自由電荷數N＝nSL，則每個自由電荷受到的洛倫茲力F洛＝qvB.
v
θ
v2
v1
洛倫茲力的大小
1.當v⊥B，F＝qvB，即運動方向與磁場垂直時，洛倫茲力最大.
2.當v∥B，F＝0，即運動方向與磁場平行時，不受洛倫茲力.
3.當v與B成θ角時，F＝qvBsin θ.
3.如圖所示，各圖中的勻強磁場的磁感應強度均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小F，并指出洛倫茲力的方向.
答案　(1)因v與B垂直，所以F＝qvB，方向垂直v指向左上方.
(2)v與B的夾角為30°，所以F＝qvBsin 30°＝ qvB，方向垂直紙面向里.
(3)由于v與B平行，所以不受洛倫茲力.
(4)v與B垂直，F＝qvB，方向垂直v指向左上方.
電子束的磁偏轉
洛倫茲力的方向與粒子的運動速度方向垂直，當粒子在磁場中運動時，因受到洛倫茲力的作用，就會發生偏轉。顯像管電視機中就應用了電子束磁偏轉的原理。
電子束的磁偏轉
1.構造：電視顯像管主要由電子槍、偏轉線圈和熒光屏三部分組成.
2.原理：電子顯像管應用了電子束磁偏轉的原理.
3.掃描：在偏轉區的水平方向和豎直方向都有偏轉磁場，其方向、強弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點不斷移動.電子束從最上一行到最下一行掃描一遍叫作一場，電視機中的顯像管每秒要進行50場掃描.
從圖中可以看出，沒有磁場時電子束打在熒光屏正中的O點.為使電子束偏轉，由安裝在管頸的偏轉線圈產生偏轉磁場.
(1)如果要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的A點，偏轉磁場應該沿什么方向？
(2)如果要使電子束打在B點，磁場應該沿什么方向？
垂直紙面向外
垂直紙面向里
先垂直紙面向里并逐漸減小，后垂直紙面向外并逐漸增大
(3)如果要使電子束在熒光屏上的位置由B逐漸向A點移動，偏轉磁場應該怎樣變化？
4.顯像管的原理示意圖如圖所示，當沒有磁場時電子束打在熒光屏正中的O點.安裝在管徑上的偏轉線圈可以產生磁場，使電子束發生偏轉.設垂直紙面向里的
磁場方向為正方向，如果要使電子束打在熒光屏上的位置由P點逐漸移動到Q點，下列磁場能夠使電子束發生上述偏轉的是
√
要使電子束打在熒光屏上的位置由P點逐漸移動到Q點，需要電子在洛倫茲力作用下逐漸向下運動，P、O之間洛倫茲力向上，大小逐漸變小，B逐漸變弱，磁場方向垂直紙面向外，O、Q之間洛倫茲力向下，大小逐漸變大，B逐漸變強，磁場方向垂直紙面向里，根據左手定則知，能夠使電子束發生上述偏轉的磁場是選項A.
帶電體在洛倫茲力作用下的運動
帶電體在勻強磁場中速度變化時洛倫茲力往往隨之變化，并進一步導致彈力、摩擦力等變化.帶電體在變力作用下將做變速運動，可利用牛頓運動定律和平衡條件進行分析.
5.(多選)用細線懸掛一個質量為m，帶正電的小球，置于如圖所示的勻強磁場中，當小球偏離豎直方向在垂直于磁場方向擺動時，如果細線始終繃緊，不計空氣阻力，則前后兩次通過最低點時相比較，相同的物理量是
A.小球受到的洛倫茲力
B.小球的加速度
C.懸線的拉力
D.小球的動能
√
√
由于洛倫茲力不做功，所以小球兩次通過最低點時速度大小相等、方向相反，則洛倫茲力方向相反，小球的動能相等，A錯誤，D正確；
小球做圓周運動的向心加速度相同，B正確；
由于兩次通過最低點時洛倫茲力方向相反，所以懸線拉力大小不相等，C錯誤.
6.如圖所示，a為帶正電的小物塊，b為一不帶電的絕緣物塊(設a、b間無電荷轉移)，a、b疊放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直于紙面向里的勻強磁場.現用水平恒力F拉b物塊，使a、b一起無相對滑動地向左做加速運動，則在加速運動階段
A.a對b的壓力不變
B.a對b的壓力變大
C.a、b物塊間的摩擦力變大
D.a、b物塊間的摩擦力不變
√
a、b整體受重力、拉力F、豎直向下的洛倫茲力qvB、地面的支持力FN和摩擦力Ff，豎直方向有FN＝(ma＋mb)g＋qvB，水平方向有F－Ff＝(ma＋ mb)a，
Ff＝μFN.在加速運動階段，v增大，FN增大，Ff增大，加速度a減小.
對物塊a受力分析，a受重力mag、豎直向下的洛倫茲力qvB、b對a向上的支持力FN′、b對a向左的靜摩擦力Ff′，豎直方向有FN′＝mag＋qvB，水平方向有Ff′＝maa.
隨著v的增大，FN′增大，由牛頓第三定律可知選項A錯誤，B正確；
加速度a在減小，所以a、b物塊間的摩擦力變小，選項C、D錯誤.
洛倫茲力的方向
帶電體在洛倫茲力作用下的運動
左手定則
洛倫茲力的大小
電子束的磁偏轉
F=qvB(v⊥B)
F=0(v∥B)
F=qvBsinθ(v 與B 成θ角)
磁場對運動電荷的作用力
。。。

展開更多......

收起↑