《高中物理 第六章 第三講 磁場對電流和運動電荷的作用課件 魯科版選修31》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第六章 第三講 磁場對電流和運動電荷的作用課件 魯科版選修31（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、高中物理高中物理選修選修3-1魯科版魯科版第三講第三講 磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 第六章第六章 磁場對電流和運動電荷的作用磁場對電流和運動電荷的作用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知道什么是洛倫茲力，會用左手定則判斷洛倫茲力的方向 2掌握洛倫茲力公式的推導過程，會計算洛倫茲力的大小掌握洛倫茲力公式的推導過程，會計算洛倫茲力的大小 3會處理洛倫茲力作用下的帶電體的運動問題會處理洛倫茲力作用下的帶電體的運動問題 目標定位目標定位磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 預習導學預習導學從安培力到洛倫茲力從安培力到洛倫茲力1、磁場力磁場力 洛倫茲力洛倫茲力 2、大
2、量大量 洛倫茲力洛倫茲力 零零 fqvB fqvBsin3、左手左手 垂直垂直 正電荷正電荷 拇指拇指 正電荷正電荷 磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 一、洛倫茲力的方向一、洛倫茲力的方向 1.判斷方法：左手定則判斷方法：左手定則2. FB，F(xiàn)v，F(xiàn)垂直于垂直于B、v確定的平面，但確定的平面，但B與與v不一不一定垂直定垂直3. 洛倫茲力的方向隨電荷運動方向的變化而變化但無論洛倫茲力的方向隨電荷運動方向的變化而變化但無論怎么變化，洛倫茲力都與運動方向垂直，故洛倫茲力永不怎么變化，洛倫茲力都與運動方向垂直，故洛倫茲力永不做功，它只改變電荷的運動方向，不改變電荷速度大小做功，它只改變電荷的運
3、動方向，不改變電荷速度大小課堂講義課堂講義磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 【例例1】如下圖所示的磁感應強度如下圖所示的磁感應強度B電電荷的運動速度荷的運動速度v和磁場對電荷的作用力和磁場對電荷的作用力F的相互關系圖中，畫得正確的是的相互關系圖中，畫得正確的是(其其中中B、F、v兩兩垂直兩兩垂直) ( )借題發(fā)揮借題發(fā)揮 確定洛倫茲力的方確定洛倫茲力的方向還需明確運動電荷的電性，向還需明確運動電荷的電性，特別注意負電荷的運動方向與特別注意負電荷的運動方向與左手四指的指向應相反左手四指的指向應相反FFF根據(jù)左手定則可得四幅根據(jù)左手定則可得四幅圖的洛倫茲力方向圖的洛倫茲力方向FC課堂講義課
4、堂講義磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 二、二、 洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小課堂講義課堂講義磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 2洛侖茲力與電場力的比較：洛侖茲力與電場力的比較：（1）洛侖茲力）洛侖茲力F=qvB：只有運動電荷，且運動電荷的運動方向與磁場方：只有運動電荷，且運動電荷的運動方向與磁場方向不平行時才受到洛侖茲力；洛侖茲力的方向總與速度方向垂直，用左手向不平行時才受到洛侖茲力；洛侖茲力的方向總與速度方向垂直，用左手定則判斷。定則判斷。（2）電場力）電場力FqE：只要是電荷在電場中就要受到電場力；電場力的方：只要是電荷在電場中就要受到電場力；電場力的方向與場強向與場強E
5、同線（正電荷與同線（正電荷與E同向，負電荷與同向，負電荷與E反向）。反向）。課堂講義課堂講義磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 【例例2】在圖在圖3-5-2所示的各圖中，勻強磁場的磁感應強度均為所示的各圖中，勻強磁場的磁感應強度均為B，帶電粒，帶電粒子的速率均為子的速率均為v，帶電荷量均為，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向小，并指出洛倫茲力的方向(1)因因vB，所以，所以F qvB，方向與，方向與v垂直向左上方垂直向左上方 F由于由于v與與B平行，所平行，所以不受洛倫茲力以不受洛倫茲力 vvF課堂講義課堂講義磁場
6、對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 三、洛侖茲力作用下的帶電體的運動三、洛侖茲力作用下的帶電體的運動分析帶電體在磁場中的受力運動問題，與力學方法相似：分析帶電體在磁場中的受力運動問題，與力學方法相似：首先要受力分析，然后根據(jù)運動狀態(tài)，選擇恰當?shù)奈锢硪?guī)首先要受力分析，然后根據(jù)運動狀態(tài)，選擇恰當?shù)奈锢硪?guī)律律課堂講義課堂講義磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 小滑塊的初狀態(tài)小滑塊的初狀態(tài)離開斜面時離開斜面時FN=0，洛倫茲，洛倫茲力應垂直斜面向上，從而力應垂直斜面向上，從而可以判斷所帶電荷的正負可以判斷所帶電荷的正負小物塊到達斜面底端時小物塊到達斜面底端時剛好離開斜面剛好離開斜面課堂講義課堂
7、講義【例例3】一個質量一個質量m0.1 g的小滑塊，的小滑塊，帶有帶有q5104 C的電荷量，放置在傾的電荷量，放置在傾角角30的光滑斜面上的光滑斜面上(絕緣絕緣)，斜面固，斜面固定且置于定且置于B0.5 T的勻強磁場中，磁場的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面(g取取10 m/s2)求：求：(1)小滑塊帶何種電荷？小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？(3)該斜面
8、長度至少多長？該斜面長度至少多長？ 磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 【例題例題3】一個質量一個質量m0.1 g的小滑塊，的小滑塊，帶有帶有q5104 C的電荷量，放置在傾的電荷量，放置在傾角角30的光滑斜面上的光滑斜面上(絕緣絕緣)，斜面固，斜面固定且置于定且置于B0.5 T的勻強磁場中，磁場的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面(g取取10 m/s2)求：求：(1)小滑塊帶何種電荷？小滑塊帶何種電荷？(2
9、)小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？(3)該斜面長度至少多長？該斜面長度至少多長？ 若要使小滑塊離開斜面，則洛倫茲若要使小滑塊離開斜面，則洛倫茲力力F應垂直斜面向上，根據(jù)左手定應垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小滑塊應帶則可知，小滑塊應帶負電荷負電荷課堂講義課堂講義mgFNF(1)小滑塊在沿斜面下滑的過程中，小滑塊在沿斜面下滑的過程中，受重力受重力mg、斜面支持力、斜面支持力FN和洛倫和洛倫茲力茲力F作用，如圖所示作用，如圖所示磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 【例題例題3】一個質量一個質量m0.1 g的小滑塊，的小滑塊，帶有帶有q5104 C的電荷量，放
10、置在傾的電荷量，放置在傾角角30的光滑斜面上的光滑斜面上(絕緣絕緣)，斜面固，斜面固定且置于定且置于B0.5 T的勻強磁場中，磁場的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面(g取取10 m/s2)求：求：(1)小滑塊帶何種電荷？小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？(3)該斜面長度至少多長？該斜面長度至少多長？ (2)小滑塊沿斜面下滑的過程中，小滑塊沿斜面下滑的過程中，垂
11、直于斜面的加速度為零，由平垂直于斜面的加速度為零，由平衡條件得衡條件得FFNmgcos ，當支，當支持力持力FN0時，小滑塊脫離斜時，小滑塊脫離斜面設此時小滑塊速度為面設此時小滑塊速度為vmax，則此時小滑塊所受洛倫茲力則此時小滑塊所受洛倫茲力FBqvmax，課堂講義課堂講義磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 【例題例題3】一個質量一個質量m0.1 g的小滑塊，的小滑塊，帶有帶有q5104 C的電荷量，放置在傾的電荷量，放置在傾角角30的光滑斜面上的光滑斜面上(絕緣絕緣)，斜面固，斜面固定且置于定且置于B0.5 T的勻強磁場中，磁場的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊方向
12、垂直紙面向里，如圖所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，由靜止開始沿斜面滑下，斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面小滑塊滑至某一位置時，要離開斜面(g取取10 m/s2)求：求：(1)小滑塊帶何種電荷？小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？(3)該斜面長度至少多長？該斜面長度至少多長？ (3)設該斜面長度至少為設該斜面長度至少為l，則小，則小滑塊離開斜面的臨界情況為小滑塊離開斜面的臨界情況為小滑塊剛滑到斜面底端時因為滑塊剛滑到斜面底端時因為下滑過程中只有重力做功，下滑過程中只有重力做功， 課堂講義課堂講義磁場對運動電荷的作用磁場
13、對運動電荷的作用 整體法處理整體法處理要注意我們研究的階段要注意我們研究的階段隔離法處理隔離法處理f(ma+mb)gFNvfafbaCfba【針對訓練針對訓練】課堂講義課堂講義磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向1.在陰極射線管中電子流方向在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導線，導有如圖所示電流的直導線，導線與陰極射線管平行，則電子線與陰極射線管平行，則電子將將()A向上偏轉向上偏轉 B向下偏轉向下偏轉C向紙里偏轉向紙里偏轉 D向紙外偏轉向紙外偏轉解析由題圖可知，直線電流的方向由解析由題圖可知，直線電
14、流的方向由左向右，根據(jù)安培定則，可判定直導線左向右，根據(jù)安培定則，可判定直導線下方的磁場方向為垂直于紙面向里，而下方的磁場方向為垂直于紙面向里，而電子運動方向由左向右，由左手定則知電子運動方向由左向右，由左手定則知(電子帶負電荷，四指要指向電子運動電子帶負電荷，四指要指向電子運動方向的反方向方向的反方向)，電子將向下偏轉，故，電子將向下偏轉，故B選項正確選項正確FB對點練習對點練習磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小2如圖如圖7所示，帶負電荷的擺球在一所示，帶負電荷的擺球在一勻強磁場中擺動勻強磁場的方向垂勻強磁場中擺動勻強磁場的方向垂直紙面向里擺球在直紙面向里
15、擺球在A、B間擺動過程間擺動過程中，由中，由A擺到最低點擺到最低點C時，擺線拉力大時，擺線拉力大小為小為F1，擺球加速度大小為，擺球加速度大小為a1；由；由B擺擺到最低點到最低點C時，擺線拉力大小為時，擺線拉力大小為F2，擺，擺球加速度大小為球加速度大小為a2，則，則 () AF1F2，a1a2 BF1F2，a1a2CF1F2，a1a2 DF1F2，a1a2以小球為研究對象以小球為研究對象由由AC過程中在過程中在C點受力情況點受力情況mgF1f洛洛F1f洛洛mgma1由由BC過程中在過程中在C點受力情況點受力情況mgF2f洛洛F2 f洛洛mgma2Bvv對點練習對點練習磁場對運動電荷的作用磁場
16、對運動電荷的作用 洛倫茲力的綜合應用洛倫茲力的綜合應用3. 在兩平行金屬板間，有如圖所示的互相正交的勻強電場和勻強磁場在兩平行金屬板間，有如圖所示的互相正交的勻強電場和勻強磁場粒子以速度粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，恰好能從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，恰好能沿直線勻速通過供下列各小題選擇的答案有：沿直線勻速通過供下列各小題選擇的答案有：A不偏轉不偏轉 B向上偏轉向上偏轉 C向下偏轉向下偏轉 D向紙內或紙外偏轉向紙內或紙外偏轉(1)若質子以速度若質子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，質子將和磁場方向射入時，質子將_(2)若電子以速度若電子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場方向從兩板的正中央垂直于電場方向和磁場方向射入時，電子將和磁場方向射入時，電子將_(3)若質子以大于若質子以大于v0的速度，沿垂直于電場方向和磁的速度，沿垂直于電場方向和磁場方向從兩板正中央射入，質子將場方向從兩板正中央射入，質子將 (4)若增大勻強磁場的磁感應強度，其他條件不變，若增大勻強磁場的磁感應強度，其他條件不變，電子以速度電子以速度v0沿垂直于電場和磁場的方向，從兩極正沿垂直于電場和磁場的方向，從兩極正中央射入時，電子將中央射入時，電子將_AABC對點練習對點練習再見再見
高中物理 第六章 第三講 磁場對電流和運動電荷的作用課件 魯科版選修31
