带电粒子在磁场中动动

1、带电粒子在磁场中动动第1页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星期三教学目的1知道什么是洛仑兹力2利用左手定则会判断洛仑兹力的方向3知道洛仑兹力大小的推导过程4掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛仑兹力大小的计算5了解v与B垂直时的洛仑兹力大小及方向判断6理解洛仑兹力对电荷不做功第2页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星期三问题的提出 磁场作用在通电导线有安培力，磁场对运动电荷是否有力的作用？实验探究：阴极射线管结构及原理实验现象 结论：磁场对运动电荷的作用力称洛仑兹力洛仑兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力通电导线在磁场中所受安培力是洛仑兹力的宏观表现 第3页，共1

2、3页，2022年，5月20日，5点10分，星期三vF1、f在什么平面内？它与V的方向关系怎样？2、f对运动电荷是否做功？3、f对运动电荷的运动起何作用？4、带电粒子在磁场中的运动具有什么特点？v问题讨论：磁场对运动电荷的作用力 洛仑兹力第4页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星期三fvvvvfff一、洛仑兹力的方向左手定则左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向思考：若是负电荷运动运动，应如何？第5页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星

3、期三例题1试判断如图所示的带电粒子刚进入磁场所受的洛伦兹力的方向：+qv+qv+qv+qv第6页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星期三二、洛仑兹力的大小柱体模型:若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中所受的安培力F安则有 F=ILB又 I=nqvS (P:157思考与讨论)F安=nqvSLB安培力F安可以看作是作用在每个运动电荷上的洛仑兹力F的合力，这段导线中含有的运动电荷数为nLSF=qvB 第7页，共13页，2022年，5月20日，5点10分

4、，星期三问题：若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛仑兹力又如何呢？由通电导线不垂直于磁场时受到的安培力入手分析，F安=ILBsin重复导线垂直于磁场的推导过程，可得F=qvBsin。说明：(1)角为电荷运动方向与磁场方向的夹角讨论：=90时，F=qvB=0时，v和B在同一直线上， F0不受洛仑兹力(2)因为B为矢量Bsin为B在垂直于v方向上的分量、Bcos为B沿v方向上的分量(3)因为v为矢量：F=qvBsin可写成F=qBvsin、vsin理解为v在垂直于B方向上的分量第8页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星期三复习：洛仑兹力的大小（1）推导：将一段通有电流为I的导线垂直放

5、入磁感强度为B的匀强磁场中，设导线长为L、横截面积为S、单位体积中含有自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速率为v， F安= ；这段导线中含有自由电荷总数为 。这段导线所受到的安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力，每个自由电荷的受到的洛伦兹力F= 。 上述各物理量的单位分别为 、 、 、 。（2）如果电荷的运动方向与磁场方向平行，则电荷不受洛伦兹力作用。第9页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星期三三、洛仑兹力的特点1洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改 变电荷运动的速率2洛舍兹力的大小和方向都与带电粒子 运动状态有关 分析： 洛仑兹力的方向垂直于

6、v和B组成的平面即洛仑兹力垂直于速度方向因此，洛仑兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛仑兹力对电荷不做功fvvvvfff第10页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星期三 运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的作用，运动的方向会发生偏转，这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义从太阳或其它星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线，这些高能离子流如果到达地球，将对地球上的生物带来危害，庆幸的是，地球周围存在地磁场，地磁场改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，使它们不能到达地球，对宇宙射线起了一定的阻碍作用 。第11页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星期三例题2 带电为+q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是 （ ）A、只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同。B、如果把+q改为-q，且速度反向大小不变，则洛伦兹力的大小不变。C、洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直。D、粒子只受到洛伦兹力作用，其运动的动能、动量均不变。第12页，共13页，2022年，5月20日，5点10分，星期三3、已知氢核和氦核的质量之比m1：m2=1：4，电量之比q1：q2=1：2，当氢核与氦核以相同的动量，垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆