高中物理-磁场对运动电荷的作用力

第三章磁场5、磁场对运动电荷的作用力美丽的北极极光同学们知道极光是怎样形成的吗？方向：IB安培力:1、磁场对通电导线的作用力θ为B和I之间的夹角大小：F左手定则为什么磁场对通电导线有作用力？复习温故大小：安培力:2、通电导线中的电流是怎样形成的呢?

【思考】:既然磁场对电流有力的作用,而电流是由电荷的定向移动形成的.那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢?电荷的定向移动1、磁场对通电导线的作用力方向：左手定则复习温故实验验证

阴极射线管是一个真空放电管，在它两个电极之间加上高电压时，就会从它的阴极发射出电子束来，这样的电子束即所谓阴极射线。电子束本身是不能用肉眼观察到的，为此在管中附有荧光屏，电子束打在荧光屏上将发出荧光，这样我们就可以看到电子的径迹。在没有磁场时，电子束由阴极发出后沿直线前进。未加磁场时的电子束运动径迹电子束在磁场中的偏转洛伦兹（1853—1928）荷兰物理学家，首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点。一、洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的作用力洛伦兹力与安培力的关系

一、洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的作用力洛伦兹力与安培力的关系

一、洛伦兹力洛伦兹力与安培力的关系

安培力洛伦兹力宏观表现微观实质二、洛伦兹力的方向左手定则方法：磁感线四指拇指IF手心穿正电荷的运动方向平vqF二、洛伦兹力的方向左手定则方法：平磁感线四指拇指IF手心穿正电荷的运动方向负电荷的运动反方向FFvqv-qBvＦ垂直于纸面向外Ｆ垂直于纸面向外Bv例1：试判断下列图中各带电粒子所受洛仑兹力的方向、或带电粒子的电性、或带电粒子的运动方向VFVF二、洛伦兹力的方向左手定则方法：结论：F⊥v，F⊥BF⊥vB平面θBF洛vB⊥B∥例2.判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.-qvf-qvf垂直纸面向里+qvf+qvf垂直纸面向外奇变偶不变例3、关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（）A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B

既然安培力为洛伦兹力的宏观表现，那么我们用导体所受的安培力来除以这段导体所含有的自由电荷数，不就可以求出每个自由电荷所受的洛伦兹力了吗？想一想推导:有一端长为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，把这段导线垂直地放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：每个自由电荷受到的洛仑兹力f的大小f。整段导体受到的安培力为：整段导体中的电荷个数为：每个自由电荷受到的洛仑兹力为：三、洛伦兹力的大小（B⊥V）IFvvvv（1）v⊥B，F洛=qvB（2）v∥B，F洛=0；（3）v与B成θ时，

三、洛伦兹力的大小v⊥v∥F洛=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10N=4.8×10-14N例4、电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？（电子的电荷量e=1.60×10-19C

）

解：因为v垂直B，所以所受洛伦兹力大小四、洛伦兹力的效果F洛⊥v仅改变运动电荷的速度方向洛伦兹力永远不做功！Fvq

从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。这些高能粒子流，如果都到达地球，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，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。

小结一、洛伦兹力安培力洛伦兹力宏观表现微观实质二、洛伦兹力的方向：左手定则三、洛伦兹力的大小：四、洛伦兹力,仅改变V方向，永不做功。条件：V⊥B例5、电子以初速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则()A、磁场对电子的作用力始终不变.B、磁场对电子的作用力始终不做功C、电子的速度始终不变.D、电子的动能始终不变例1、判断下列各图带电粒子所受的洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性×××××××××VfV垂直纸面向外VfVB垂直纸面向里巩固练习

例2、初速为V0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变例3、带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是：()A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变C．只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用D．带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小

例4、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：

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

例5、关于洛伦兹力，下列说法正确的是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速度大小，也不能改变其速度方向D.洛伦兹力对带电粒子不做功

例6、在只受洛伦兹力的条件下,关于带电粒子在匀强磁场中的运动,下列说法中正确的是A、只要粒子的速度大小相同，带电量相同，粒子所受洛伦兹力大小就相同B、洛伦兹力只改变带电粒子运动方向C、洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功D、洛伦兹力始终与速度垂直，所以粒子在运动过程中的动能保持不变美丽的极光是来自哪里？怎么样形成的？极光由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象地磁场和太阳风地球周围空间有地磁场，两极强，中间弱。从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。在地磁两极附近由于磁感线与地面垂直外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光绚丽多彩的极光带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在磁场中运动会受到洛伦兹力的作用；那么当粒子受到洛伦兹力作用后，将会做什么运动呢？1、当v⊥B时，Fv+Fv+Fv++一、带电粒子在匀强磁场中的运动1、当v⊥B时，解：粒子，匀速圆周运动，

如图，质量为m，电量为q，速度为v的粒子在匀强磁场B中做匀速圆周运动，求粒子圆周运动的半径r和周期T。粒子做匀速圆周运动T跟r和v均无关.洛伦兹力提供向心力，牛顿第二定律：r跟v成正比.

通过格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹

例1．在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度为原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则（）A．粒子的速率加倍，周期减半B．粒子的速率不变，轨道半径减半C．粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4D．粒子的速率不变，周期减半

例2．如图3-55所示，一带电粒子（重力不计）在匀强磁场中沿图中所示轨迹运动，中央是一块薄绝缘板，粒子在穿过绝缘板时有动能损失，由图可知（）A．粒子的运动方向是abcdeB．粒子的运动方向是edcbaC．粒子带正电D．粒子在下半周所用时间比上半周长×××××abcde×××××××××××××××图3-55vabI例3.如图,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度方向与电流I方向相同,则电子将()A.沿路径a运动,轨迹是圆B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小3、v与B既不平行也不垂直时，

2、v∥B时，粒子做匀速直线运动vBvB

当v与B成任一夹角θ时，可将