当前位置：文档之家 › 运动电荷在磁场中受力PPT课件

运动电荷在磁场中受力PPT课件

  • 格式：pptx
  • 大小：1.48 MB
  • 文档页数：30

下载文档原格式

  / 30

合集下载

3.5运动电荷在磁场中受到的力

3.5运动电荷在磁场中受到的力

方向的判断： 左手定则
大小的计算： F BIL sin
2电流是如何形成的？
电流是由电荷的定向移动形成的 3、猜想:磁场是不是可能对运动电荷有 力的作用？
演示：阴极射线在磁场中的偏转
1 、没有磁场时，接通高压电源可以观 察到什么现象。
2、光束实质上是什么？ 3、若在电子束的路径上加磁场，可以 观察到什么现象？ 4、改变磁场的方向，通过观查从而判 断运动的电子在各个方向磁场中的受力 方向。
I=nqsv
F安＝ILB＝（nqsv）LB
总电荷数：nsL
f洛＝qVB
(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)
如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？
速度v与磁场B的方向夹角为θ时
F Bqv sin (为B与v的夹角）
1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入 该通电螺线管，若不计重力，则 [ CD ] A．带电粒子速度大小改变； B．带电粒子速度方向改变； C．带电粒子速度大小不变； D．带电粒子速度方向不变。
四、洛伦兹力的特点
（1）、洛伦兹力的方向既垂直于磁场 方向，又垂直于速度方向，即垂直于 磁场和速度所组成的平面。
（2）、洛伦兹力对电荷不做功，即不 改变速度的大小，只改变速度的方向。
五、电视显像管的工作原理
五、电视显像管的工作原理
主要构造: 电子枪（阴极）、偏 转线圈、荧光屏等
【思考与讨论】
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现． 2.洛伦兹力是安培力的微观本质
二、洛伦兹力的方向
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．
实验验证：洛伦兹力的方向可以用左 手定则判定

15.4运动电荷在磁场中受到的力

15.4运动电荷在磁场中受到的力
× × ×
+
+
V
FL
+ +
V
+
V
V
垂直纸面向外 垂直纸面向里
FL
× × ×
FL
V
× × ×
× × ×
V
V
FL=0
FL=0
2.为了研究某种放射源发出的未知射线，物 理探究者把放射源置于匀强磁场中，射线 分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电 性。
a带正电 b带负电
c不带电
3.电子的速率v=3×106 m/s，垂直 射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受 到的洛伦兹力是多大？
设有一段长为L，横截 面积为S的直导线，单位 体积内的自由电荷数为n， 每个自由电荷的电荷量为 q，自由电荷定向移动的 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的匀强磁场中，求 洛伦兹力
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I nqvS (2)通电导线所受的安培力 F安 BIL B ( nqvS ) L (3)这段导线内的自由电荷数
15.4 磁场对运动电荷的 作用
• 太阳喷射出的带 电粒子（称太阳 风）受地球磁场 的作用而进入地 球的两极地区， 轰击高层大气气 体使其电离的彩 色发光现象称为 极光
知识回顾
判断下列图中安培力的方向：
F F
电流是如何形成的？
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的
磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电 荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么？
N nSL
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
v
I v
F
F洛
F安 N

B ( nqvS ) L nSL

磁场对运动电荷的作用力 课件

磁场对运动电荷的作用力 课件
(2)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力 的宏观表现，但也不能认为安培力就简单地等于所有定向移 动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样 认为；
(3)洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功．
可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的必然 联系，也有显著的区别．
3．洛伦兹力与电场力的比较
2．在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时， 由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与 电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的 平面．
3．由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂 直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电 荷速度的方向，不能改变速度的大小．
图3－5－2
有 Q＝nqL＝nq·vt，I＝Qt ，F 安＝BIL，故 F 安＝BQt L＝Bnqtvt·L＝Bqv·nL，洛伦兹力 F＝F 安/nL，故 F＝qvB.
上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦 兹力．
2．洛伦兹力和安培力的区别与联系
(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安 培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏 观表现；
2．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 (1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特 别注意电场力和洛伦兹力的分析．
(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情 况的结合．
(3)灵活选择不同的运动规律 ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受 力必然平衡，由平衡条件列方程求解．
磁场对运动电荷的作用力
一、洛伦兹力
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，如图甲中的径迹是
乙中一电条子直束线的径．迹把向电下子射发线生管了放偏在转蹄，形若磁调铁换的磁磁铁场南中北，极如的图位3置－，5－则1 电子束的径迹会向上偏转．

2025届高三物理一轮复习磁场对运动电荷的作用(53张PPT)

2025届高三物理一轮复习磁场对运动电荷的作用(53张PPT)

答案 AB
考向4 运动的周期性形成多解带电粒子在两个相邻磁场或电场、磁场相邻的空间内形成周期性的运动而形成多解。
【典例11】 (多选)(2022·湖北卷)在如图所示的平面内,分界线SP将宽度为L的矩形区域分成两部分,一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场,另一部分充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,SP与磁场左右边界垂直。离子源从S处射入速度大小不同的正离子,
解析 电子在磁场中都做匀速圆周运动,根据题意画出电子的运动轨迹,如图所示,电子1垂直射进磁场,从b点离开,则运动了半个圆周,ab即为直径,c点为圆心,电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经t2时间从a、b
答案 A
考向2 带电粒子在平行边界磁场中的运动平行边界(存在临界条件,如图所示)。
【典例4】 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,宽度为d,边界为CD和EF。一电子从CD边界外侧以速率v0垂直射入匀强磁场,入射方向与CD边界间夹角为θ。已知电子的质量为m,电荷量为e,为使电子能从磁场的另一侧EF射出,求:(1)电子的速率v0至少多大?(2)若θ角可取任意值,v0的最小值是多少?
答案 C
1.洛伦兹力的特点:洛伦兹力不改变带电粒子速度的_______,只改变带电粒子速度的方向。2.粒子的运动性质。(1)若v0∥B,则粒子不受洛伦兹力,在磁场中做_____________。(2)若v0⊥B,则带电粒子在匀强磁场中做_____________。
考点2 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
平面
0
qvB
(1)带电粒子在磁场中的速度不为零,一定受到洛伦兹力作用( )(2)洛伦兹力对运动电荷不做功( )(3)同一带电粒子在A处受到的洛伦兹力大于在B处受到的洛伦兹力,则A处的磁场一定大于B处的磁场( )

磁场对运动电荷的作用(优秀)PPT课件

磁场对运动电荷的作用(优秀)PPT课件

[观看] 洛伦兹力演示仪
2020/1/2
22
思考与讨论：
带电粒子在磁 场中运动时，洛 伦兹力对带电粒 子是否做功？
2020/1/2
23
3.特点：
① F洛⊥B, F洛⊥V(垂直于v和B所
决定的平面)
② 洛伦兹力对电荷不做功
2020/1/2
24
[例1] 一个电子的速率V=3×106 m/s，垂直射入B=0.1T的匀强磁 场中，它所受的洛伦兹力为多大？ （e=1.6×10-19 C）
洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴极
射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互作
用归结为以太与电子的相互作用。这一理论成
功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获1902年
诺贝尔物理学奖。
洛伦兹于1928年2月4日在荷兰的哈勃姆去
世，终年75岁。为了悼念这位荷兰近代文化的
巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电
2020/1/2
26
请各位观看科普视频
2020/1/2
27
☆小结
1、定义：磁场对运动电荷的作用力.施力 物体：磁场；受力物体：运动电荷.
2、产生条件：电荷在磁场中运动，且 V
洛 与 B不平行. 伦 3、方向判定：左手定则. F⊥B, F⊥V (F 兹 垂直于v和B所决定的平面) 力 4、大小（公式）：F = qvB (只适用于
上的物质受到电子的撞击
时能够发光,显示出电子束
的运动轨迹。
9
[实验现象] 当电子射线管的周围 不存在磁场时，电子的运动轨迹 是直线。
当电子射线管的周围存在磁 场时，电子的运动轨迹是曲线。 [实验结论] 运动电荷确实受到了 磁场的作用力，这个力通常叫做 洛伦兹力。

人教版2019高中物理选择性必修第二册 磁场对运动电荷的作用力(课件)39张ppt

人教版2019高中物理选择性必修第二册 磁场对运动电荷的作用力(课件)39张ppt
所以D错误；故选B。
２.阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现如图所示的一
条亮线。要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上沿(
A
B
)
z轴正方向的磁场
B y轴负方向的磁场
C x轴正方向的磁场
D
y轴正方向的磁场
【解析】若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴正方向，亮线向y轴正方
生命带来灾难，地球也因此无法孕育生命。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方
向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是（ D ）
A．地磁场直接把高能带电粒子给反射回去
B．只有在太阳内部活动剧烈时，地磁场才对
射向地球表面的宇宙射线有阻挡作用
C．地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球
第一章 安培力与洛伦兹力
§1.2
磁场对运动电荷的作用力
复 习
1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向？
大小：F＝BILsinθ
2、电流是如何形成的？
方向：左手定则
电荷的定向移动形成的
3、由上述的两个问题你能够想到什么？
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作用
力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。
(5)显像管中偏转线圈中的电流恒定时，电子打在荧光屏上的位置是不变的。( √ )
(6)当判断运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力时，要让四指指向电荷的运动方
向。(×)
４．科学家预言，自然界存在只有一个磁极的磁单极子，磁单极子N的磁场分布如图
甲所示，它与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似。假设磁单极子N和正点电荷Q
运动方向与电场力的方向无关；由甲图中洛仑兹力方向，根据左手定则可知，从上往下看，带电小

运动电荷在磁场中受到的力

运动电荷在磁场中受到的力

v
F洛
F洛
v
洛伦兹力的方向
实验结论：洛伦兹力的方向既 跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电荷的 运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力的 方向总是垂直于磁感线和运动电荷 所在的平面，即：F安⊥Bv平面 伸开左手： 磁感线——垂直穿入手心 四指——
①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向 大拇指——
所受洛伦兹力的方向
A、匀加速运动
B、匀减速运动
C、匀速直线运动
D、在螺线管内来回往复运动
课堂练习
5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面 顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸 面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底
端，则它滑至底端时的速率将（ B ）
A、变大
B、变小
C、不变
D、条件不足，无法判断
1、通电导线在磁场中所受的安培力就是 洛伦兹力的宏观表现。
2、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运 动方向及磁场的方向有关。
洛伦兹力的大小
如图所示，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，将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。
小结：
磁场对运动电荷作用力：洛伦兹力 1、洛伦兹力的大小：
v∥B，F洛=0；v⊥B，F洛=qvB v与B成θ时，F洛=qvBsinθ
2、方向：
F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面
3、做功情况：
洛子在磁场中所 受洛伦兹力的方向：
课堂练习
洛伦兹力的大小
安培力为F安=BIL 电流的微观表 达式为 I=nqsv 设导线中共有N个自由电子N=nsL
每个电子受的磁场力为F洛 = F安/N 故可得F洛=qvB

运动电荷在磁场中受到的力

运动电荷在磁场中受到的力
运动电荷在磁场中受到的力
演示：观察阴极射线（电子束）在磁场中的偏转
N
S
一、运动电荷在磁场中受到的力—— 洛伦兹力（Lorentz force）
·洛伦兹
（Hendrik Antoon Lorentz， 1853—1928），荷兰物理学家。 他在物理学上最重要的贡献是他的 电子论。1895年他提出了著名的 洛仑兹力公式。
三、洛伦兹力大小
S
使导线与磁场的方向垂直，即导线中电荷 定向运动的方向与磁场的方向垂直。
已知量：
n=单位体积内所含的自由电荷数
q=每个自由电荷的电荷量
L
v=电荷定向移动的平均速度
S=导线的横截面积
L=导线的长度（t 时间内电荷移动的距离）
n = 单位体积内所含的自由电荷数 q = 每个自由电荷的电荷量 v = 电荷定向移动的平均速度 S = 导线的横截面积 L = 导线的长度 探究以下四个问题：
·······
S L
若电荷不垂直射入磁场， 电荷受到的洛伦兹力大小又如何呢 ？
B∥ v
B⊥
v⊥
v
v∥
F洛 = qvB⊥ = qv⊥B = qvBsinθ
法正确的是：( D )
A. 运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦 兹力的作用；
B. 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感 应强度一定为零；
C. 洛伦兹力既不能改变带电子粒子的动能，也不能改变 带电粒子的加速度；
D. 洛伦兹力对带电粒子不做功。
洛伦兹力与电场力的比较：
洛伦兹力
电场力
作用对象
运动电荷
带电粒子
仅在运动电荷的速度方 产生条件 向与B不平行时，运动
电荷才受到洛伦兹力

人教版高中物理选修31：第三章 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件

人教版高中物理选修31：第三章 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 课件

二、洛伦兹力与电场力的比较
评
是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和
电场的力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的。
洛伦兹力
电场力
作用 对象
仅在运动电荷的速度方向 带电粒子只要处在电场
与 B 不平行时，运动电荷才 中，一定受到电场力
受到洛伦兹力
F＝qvBsinθ，方向与 B 垂
大Байду номын сангаас、
F＝qE，F 的方向与 E
2．原理 (1)电子枪__发__射_电__子_____。 (2)电子束在磁场中__偏__转__。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场， 其方向、强弱都在_不__断__变__化___，使得电子束打在荧光屏上的 光点从上向下、从左向右不断移动。 4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两 __对__线__圈__产生的。
第三章：磁场
§3.5 运动电荷在磁场中受到的力
★复习：
导
◆.磁场对电流有力的作用 ------(安培力FA)
◆.电荷的定向移动形成 ------(电流I)
I
分析:我们已经知道磁场对电流有力的作用， 那么磁场对运动电荷有力的作用吗？
导
1.通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识 洛伦兹力。
2.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 3.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应
例2.电子以速率V0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁 场中，则（ AC ）
A、磁场对电子的作用力始终不做功 B、磁场对电子的作用力始终不变 C、电子的动能始终不变 D、电子的动量始终不变
例3.如图所示，一个质量为m，电荷量为q的
B

磁场对运动电荷的作用洛伦兹力分解课件

磁场对运动电荷的作用洛伦兹力分解课件

洛伦兹力在磁场束缚中的应用
等离子体束缚
在核聚变等离子体实验中，洛伦兹力可以用于束缚等离子体，使其 保持稳定并防止热失控。
磁场重联
在磁场重联过程中，洛伦兹力起着关键作用，它决定了磁场的演变 过程和能量释放机制。
电流驱动
洛伦兹力在产生电流驱动方面具有重要应用，例如在空间科学实验中 ，可以利用洛伦兹力驱动电流，以研究地球磁场的动态变化。
洛伦兹力的方向
根据左手定则，可以判 断洛伦兹力的方向。
洛伦兹力实验的装置和操作步骤
装置：磁场装置、粒子源、粒子速度控 制装置、粒子轨迹显示装置等。
3. 分析实验数据，得出结论。
2. 视察粒子轨迹的变化，记录不同速度 下粒子的轨迹。
操作步骤
1. 将粒子源置于磁场中，调整粒子速度 控制装置，使粒子以不同的速度在磁场 中运动。
洛伦兹力的大小和方向
大小
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量 、速度和磁感应强度成正比，与夹角 的正弦值成正比。
方向
洛伦兹力的方向由左手定则确定，即 伸开左手，让磁感应线穿过掌心，四 指指向带电粒子的运动方向，大拇指 所指方向即为洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的重要意义
洛伦兹力是研究带电粒子在磁场中运动的重要工具，对于理解电磁场的基本性质和 带电粒子的运动规律具有重要意义。
公式表示
角速度 = 洛伦兹力 / (转动惯量)，其中洛伦兹力是磁场对运动电荷的作 用力，转动惯量是电荷旋转运动的惯性。
03 洛伦兹力的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解是理解其作用机制的基础，通过分解可以更好地 理解洛伦兹力对运动电荷的作用。
在直角坐标系中，洛伦兹力可以分解为三个分量，分别是$F_{x}$、$F_{y}$和 $F_{z}$，分别表示在x、y和z方向上的作用力。每个分量的表达式和物理意义都 不同，但它们共同作用在运动电荷上，产生洛伦兹力的效果。

运动电荷在匀强磁场中受的力课件

运动电荷在匀强磁场中受的力课件

3．特点 洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎 么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功， 它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小．
关于电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛伦 兹力三者之间的方向关系如图所示，其中正确的是 ( )
解题必备：
解答本题可按以下思路分析：
仅在运动电荷的速度方向 带电粒子只要处在 作用对象 与 B 不平行时，运动电荷 电场中，一定受到 才受到洛伦兹力 电场力
大小 方向 特点
F 洛＝qvBsin θ，方向与 B 垂直，与 v 垂直，用左手 定则判断 洛伦兹力永不做功
F 电＝qE，方向与 E 同 向或反向 电场力可做正(或负)功
3.洛伦兹力与安培力的关系 安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观 解释．
大小，对电荷不做功． 3．洛伦兹力的大小
v⊥B 时，F＝qvB. (1)当_______ v∥B 时，F＝0. (2)当_______ qvBsin θ (3)当 v 与 B 成 θ 角时，F＝_____________ .
电视显像管的工作原理 1．构造
偏转线圈 如图所示， 电视显像管由电子枪、 ________和荧光屏组成．
(3)×
(4)×
(5)√
洛伦兹力的方向 1．遵守法则 同安培力一样，洛伦兹力的方向遵守左手定则． 2．F、B、v 三者方向间关系 洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即 洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定 的平面，F、B、v 三者的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但 B 与 v 不一定垂直．
A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向

【物理】3.5 磁场对运动电荷的作用力 课件(人教版选修3-1)

【物理】3.5 磁场对运动电荷的作用力 课件(人教版选修3-1)

讨论:①当v⊥B时,θ=90°,sinθ=1,所以洛伦兹力f=qvB,即运动
方向与磁场垂直时,洛伦兹力最大. ②当v∥B时,θ=0°,洛伦兹力f=0,即运动方向与磁场方向平行 时,不受洛伦兹力.
二､洛伦兹力的应用
1.电视显像管的工作原理
(1)构造如图
(2)原理:阴极发射电子经过偏转线圈,偏转线圈产生的磁场和 电子运动方向垂直,电子受洛伦兹力发生偏转,偏转后的电
带电荷量是+q,小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在互相垂 直且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是E,磁 感应强度是B,小球与棒的动摩擦因数为μ,求小球由静止沿 棒下落的最大加速度和最大速度.
解析:此类问题属于涉及加速度的力学问题,必须得用牛顿第 二定律解决,小球受力分析如右图所示,根据牛顿第二定律列 出方程有
三､电视机显像管的工作原理
扫描:电视机显像管应用了电子束磁偏转的原理,使电子束
偏转的磁场是由两个线圈产生的,叫做偏转线圈,为了与显
像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成了鞍形.
知识梳理图
课堂互动探究
一､洛伦兹力
1.洛伦兹力的定义
定义:磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力.
2.洛伦兹力的方向的判断方法——左手定则
二､洛伦兹力大小的计算
例2:质量为0.1 g的小物块,带有5×10-4 C的电荷量,放在倾角
为30°的绝缘光滑斜面上,整个斜面置于0.5 T的匀强磁场
中,磁场方向如右图所示,物块由静止开始下滑,滑到某一位 置时,物块开始离开斜面(设斜面足够长,g取10 m/s2),问:
(1)物块带何种电荷? (2)物块离开斜面时的速度为多少? (3)物块在斜面上滑行的最大距离是多少?
如果宇宙射线到达地球,将对地球上的生物带来危害.所幸的是由

高考一轮复习：8.2《磁场对运动电荷的作用》ppt课件

高考一轮复习：8.2《磁场对运动电荷的作用》ppt课件

本题只C.有不选带项电A 正确。
关闭
A D.可能带正电,也可能带负电
考点一
考点二
考点三
解析 答案
第八章
第二节 磁场对运动电荷的作用
-1144-
考点二 涉及洛伦兹力的一般力学问题
涉及洛伦兹力的一般力学问题(尤其是带电粒子在有束缚条件的环境 下的运动问题)一般受力复杂、运动过程多变,在高考试题中通常以选择或 计算题形式呈现,能较好地考查学生的综合分析能力。对于带电粒子在复合 场中有约束情况下的运动,要具体问题具体分析,切忌出现想当然的低级错 误。
8
基础自测
1234
4.(2014·浙江温州联考)匀强磁场中的一个带电粒子,仅在磁场力作用下做 匀速圆周运动。将该粒子的运动等效为环形电流,那么此电流值( )
A.与粒子电荷量成正比 B.与粒子速率成正比 C.与粒子质量成正比 D.与磁感应强度成正比
关闭
D 答案
第二节 磁场对运动电荷的作用 第八章
9-9-
(5)带电粒子在匀强磁场中完成一段圆弧所引起的偏向角是该段圆弧所对
应的圆心角的 2 倍。( )
关闭
(6)由(于1)×安培带力电能粒对子导在磁体场做中功,当,所v以≠0洛且伦v兹与力B也不能平对行运时才动受电洛荷伦做兹功力。作(用。 )
(2)× 只有带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时才可能做圆周运动。
-1133-
拓展训练 1(单选)如图为云室中某粒子穿过铅板 P 前
后的运动轨迹,室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直(图中垂直于纸面 向里),由此可知此粒子( )
关闭
带 半电 径粒 应AB..子 变一一穿 小定定过,由带带铅题正负板图电电有可能知量带损电失粒,其 子速 应度 从减 下小 往上,由运R动=������。���������������再���可由知左,带手电定粒则子判做定圆粒周子运带动正的电,

洛伦兹力ppt课件

洛伦兹力ppt课件

(3)设该斜面长度至少为l，则小 滑块离开斜面的临界情况为小 滑块刚滑到斜面底端时．因为 下滑过程中只有重力做功，
由动能定理得
mglsin
α＝
12mv
2－
max
0，
所以斜面长至少为
v2
2
l＝2gsminax α＝2×10×0.5 m
≈1.2 m
对点练习
洛伦兹力的方向
1．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时， 会受到洛伦兹力的作用．下
小滑块的初状态
离开斜面时FN=0，洛伦兹 力应垂直斜面向上，从而 可以判断所带电荷的正负
小物块到达斜面底端时 刚好离开斜面
课堂讲义
【例题4】一个质量m＝0.1 g的小滑块， 带有q＝5×10－4 C的电荷量，放置在倾 角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面 固定且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁 场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑 块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长， 小滑块滑至某一位置时，要离开斜面 (g 取10 m/s2)．求： (1)小滑块带何种电荷？ (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？ (3)该斜面长度至少多长？
所以
v
＝
max
mgcos qB
α
0.1×10－3×10×23 ＝ 5×10－4×0.5 m/s
≈3.5 m/s
课堂讲义
【例题4】一个质量m＝0.1 g的小滑块， 带有q＝5×10－4 C的电荷量，放置在倾 角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面 固定且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁 场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑 块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长， 小滑块滑至某一位置时，要离开斜面 (g 取10 m/s2)．求： (1)小滑块带何种电荷？ (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？ (3)该斜面长度至少多长？
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

屏蔽作用，带电粒
子在磁场的作用下
作圆周运动，进入
缝隙后，电场极性
变换，粒子被反向 加速，
播放动画
进入右半盒，由于速度增加，轨道半径
也增加。然后又穿过缝隙，电场极性又 变换，粒子不断地被加速。
能量不断增大，成为高能粒子后引出轰击靶。
R mv qB
T 2m
qB
~
qU
1 2
mv 2
1 2
mv0 2
B
根据质谱线的位置，可 推出同位素的质量。
质谱线
1989年建成的具有世界先进水平的北京 正负电子对撞机直线加速器
3、回旋加速器
用于产生高能 粒子的装置，其结 构为金属双 D 形盒， 在其上加有磁场和 交变的电场。将一 粒子置于双 D形盒 的缝隙处，在电场 的作用下，进入左 半盒，
播放动画
由于金属具有静电
Fe qE f L qvB
速度选择器
当粒子速度 v 较大时， Fe< fL，粒 子向右偏转被右极
板吸收。
E
- -Fe -
B
+ fL+ v+
当粒子速度 v 使电场力等于洛伦兹力时，
Fe fL qE qvB
vE B
粒子竖直向下运动穿过狭缝；通过调整 E 和 B 可选择粒子速度。
vE B
粒子以速度v 垂直进 入下方磁场 B’
VH
fL q
v
b
I
运动电荷在磁场
中受洛伦兹力的
d
结果。
载流导体中的运动电荷在洛伦兹力的
作用下，向上偏转，在导体的上表面积累 了正电荷，
下表面感应出负
B
电荷，在上下两
面间形成电场 E， 出现霍尔电压 VH。
VH
带电粒子还受到
fL q
Fe
v
b
IE
向下的电场力。
d
当电场力与洛伦兹力平衡时， VH 稳定。
VH
RH
IB d
RH
1 nq
1.由于导体内有大量的自由电荷，n 较大， RH 较小，故导体的霍尔效应较弱。
2.而半导体界于导体与绝缘体之间，其内 的自由电荷较少，n 较小，RH 较大，故半 导体的霍尔效应显著。
3.霍尔效应的应用
① 测量半导体的性质 半导体根据掺杂不同，有空穴型
（p型）半导体，和电子型（n型）半导 体。 P型半导体的主要载流子为正电荷；
qvB m v 2 R
出射粒子的速度由 R mv qB
有
v RqB
m
动能为：
Ek
1 mv 2
2
1 m ( RqB )2 2m
R 2q2B 2 2m
目前世界上最大的回
旋加速器在美国费米加速 实验室，环形管道的半径 为2公里。产生的高能粒子 能量为5000亿电子伏特。
世界第二大回旋加速器
1、质谱仪 用于同位素分析的仪器。
同位素 有相同的质子数和
电子数，但中子数不同 的元素。它们的化学性 质相同，无法用化学的 方向将它们分离开。
速度选择器
2、质谱仪的工作原理
以速度 v 置入一 带电量为 q 的粒子， 粒子受到电场和磁场 的共同作用。
E
- -Fe -
B
+
fL
+
v+
当粒子速度 v 较小时， Fe> fL 粒子向左偏转 被左极板吸收。
v
2 mv
v qB
R B fL v
2m
qB
周期与粒子运动速度无关，速度大的粒 子轨道半径大，走的路程长，
速度小的粒子轨道半径小走的路程短，但 周期都是相同的。
三、带电粒子平行进入磁场 v // B
由于 0
fL qvB sin 0 0
带电粒子不受 力，作匀速直线运 动。
n型半导体的主要载流子为负电荷；
P 型半导体
n 型半导体
B
fL
VH
v
VH
v
I
B fL
I
VH 0
VH 0
由 VH 的正负就可知道半导体的类型。
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
29
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
在欧洲加速中心，加速器 分布在法国和瑞士两国的 边界，加速器在瑞士，储 能环在法国。产生的高能 粒子能量为280亿电子伏特。
国际粒子探测中心的粒子探测器
回旋加速器
六、霍尔效应
载流导体放入磁场 B 中，在导体上下两 表面产生霍尔电压的现象。
载流导体的宽为
B
b，厚为 d。通
有电流 I 。 1.原因: 是由于
Fe fL 其中 E VH
b q VH qvB
b VH bvB
由 I vSnq
有 v I Snq
qE qvB
B
VH
fL
Fe
v
b
IE
d
VH
bIB nSq
bIB nbdq
其中： S bd
VH
fL
Fe
VH
1 nq
IB d
B
v
b
IE
d
定义：
RH
1 nq
则：
为霍尔系数。
VH
RH
IB d
2.讨论
B v q
四、带电粒子以任意角度进入磁场
带电粒子以 角进入磁场，在垂直
B 的方向上作圆周运动，在平行于 B 的 方向上作匀速直线运动。
v v
B
v //
播放动画
螺距h： 相邻螺线间的距离
v v
B
h v//T v cos T T 2m
qB
v // h
h 2mv cos
qB
五、带电粒子在电场、磁场中的运动
在 B’ 中作圆周运
动的轨道半径为： R mv qB '
速度选择器
E
- -Fe -
B
+ fL+ v+
R
B’
R mv qB '
-Fe
可知：对于同位素粒子m 大，R 大；m小，R小
-
E
B
速度选择器
+ fL+
v
+ 胶片屏
这样，不同质量的粒子
B’
R
在胶片屏上留下不同的
痕迹——质谱线。
It'S An Honor To Walk With You All The Way
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
v
B
fL
v
B
fL
阴极射线管实验 洛仑兹力
二、带电粒子垂直进入磁场 v B
由于带电粒子
所受安培力总是与 运动速度方向垂直， 所以运动轨迹为一 圆周，洛仑兹力充 当向心力。
R B fL v
qБайду номын сангаас
fL
m
v2 R
qvB sin m v 2
2R
R mv qB
周期：
T 2R
§5.4磁场对运 动电荷的作用
一、运动电荷在磁场中受力----洛伦兹力
由实验知电量 为 q 电荷在磁场中 受到的洛仑兹力：
fL qvB sin
v
B
各量均取SI制中的单位。
考虑方向，可以写成： fL qv B
fL qv B
方向: q>0 fL // v B q<0 fL // (v B )