洛伦兹力对电荷不做功(非保守场,保守场本质上一体问题，一维，一个力）) , 只改变速度 的方向,不改变速度的大小. 的方向,不

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下载文档收藏【物理】3.5《磁场对运动电荷的作用力(上)》课件(新人教选修3-1) 新课程物理课件3-1 新课程物理课件3-1

3.5 磁场对运动电荷 的作用力( 的作用力(上) 磁场对通电导线有力的作用,电 磁场对通电导线有力的作用, 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 由此我们会想到: 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, 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. 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. 探索:安培力→电荷运动时受磁场力→验证. 实验表明: 实验表明: 阴极射线管(电子射线管)中的电子束 阴极射线管(电子射线管) 在磁场中发生偏转, 在磁场中发生偏转,磁场对运动电荷确 实存在作用力. 实存在作用力. 洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力叫 洛伦兹力: 做洛伦兹力. 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. 兹力的宏观表现. 二,洛伦兹力的方向推理:左手定则判断安培力方向, 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, 现为安培力 , 因此 , 可以用左手定则 判定洛伦兹力的方向. 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, 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, 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, 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. 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. 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. 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 的导线, 设有一段长度为 , 横截面积为 的导线 , 导线单位体积内含有的自由电荷数为n, 导线单位体积内含有的自由电荷数为 , 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 的磁场中所受的安培力. 度为B的磁场中所受的安培力. F安 = IL B = (nqvS) LB 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, 上的洛伦兹力的合力,这段导线中含有 的运动电荷数为nLS 的运动电荷数为所以洛伦兹力 f = F安 /nLS = qvB 即: f = qvB 适用条件: 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 f B 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? 洛伦兹力的大小该怎么表达? f = qvBsinθ f,v(正电荷)与B的方向关系示意 f B⊥ B θ B‖ v 四,洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向既垂直于磁场, 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 所组成的平 直于速度 , 即垂直于 和 B所组成的平 面. 洛伦兹力对电荷不做功, 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. 的方向,不改变速度的大小. 例题 下列说法中正确的是:( ) 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 .磁场方向,电荷运动方向, 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 .洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向, 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 .电荷运动方向与磁场方向可能垂直, 能不垂直, 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 .根据电荷运动方向和洛仑兹力方向, 能确定磁场方向 例题 一个电子以速度 逆着磁感线方向进入一匀 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( 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, 电流的长直导线,其电流方向从右向左, 如图,阴极射线将( 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+ 的粒子 在匀强磁场中运动, 的粒子, 带电量为+q的粒子,在匀强磁场中运动,下面 说法正确的是: 说法正确的是: 只要速度大小相同, A. 只要速度大小相同 , 所受的洛伦兹力就 相同 如果把+ 改为 改为- , B. 如果把 + q改为 - q, 且速度反向大小不 则所受的洛伦兹力大小, 变,则所受的洛伦兹力大小,方向均不变 只要带电粒子在磁场中运动, C. 只要带电粒子在磁场中运动 , 就一定受 洛伦兹力作用 带电粒子受洛伦兹力小, D. 带电粒子受洛伦兹力小 , 则该磁场的磁 感应强度小 解析: 解析: 带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力, 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, 速度大小有关,还与速度的方向有关,当v与B 与 平 行 时 , 不 管 v,B,q 多 大 , 洛 伦 兹 力 总 为 改为- ,且速度等值反向, 零.将+q改为-q,且速度等值反向,这时形 改为 成的电流方向仍跟原来相同, 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. 可知, 可知 洛伦兹力不变. 所以,正确选项为B 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 × 的小物块, 质量 的小物块 × 的正电荷,放在斜面上,斜面的倾角α=30°,物块与 的正电荷,放在斜面上,斜面的倾角 ° 斜面间的动摩擦因数=0.4.设整个斜面放在匀强磁场 斜面间的动摩擦因数 . 中,B=0.5T,方向如图,若斜面足够长,问: ,方向如图,若斜面足够长, (1)物块下滑时,能达到的最大速率为多少? )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 )如果将磁场反向,其他条件不变, 发生什么情况? 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. 兹力. 运动电荷速度方向与磁场方向垂直时, 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. 洛伦兹力大小为 . 洛伦兹力的方向可由左手定则来判定. 洛伦兹力的方向可由左手定则来判定.
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贡献者： wchengye 初试锋芒 二级
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